Cette thèse est consacrée à l'étude des processus de relaxation et d'élargissement collisionnel dans les premières polyades vibrationnelles des molécules tétraédriques. Dans une première partie, la dynamique interne particulière de ce type de molécules est décrite. Un second chapitre, essentiellement bibliographique, énumère les principaux phénomènes induits par les interactions moléculaires dans ces molécules. Une seconde partie développe des aspects plus théoriques relatifs au formalisme tensoriel adapté au calcul des positions et intensités des transitions infrarouges des molécules tétraédriques. Les bases théoriques pour le calcul des profils de bande et la modélisation semi-classique des élargissements et déplacements des raies de ces molécules sont aussi décrites. Une troisième partie présente des applications de ce formalisme au couple méthane - argon. Les sélectivités des processus de relaxation rotationnelle et les variations des élargissements des raies avec les nombres quantiques caractéristiques des transitions sont interprétées pour deux bandes vibrationnelles fondamentales du méthane.

De l'IR au submillimétrique, le spectre du milieu interstellaire (MIS) est dominé par l'émission des grains de poussière interstellaires. Les plus petits d'entre eux, les PAHs, sont en fait de grosses molécules aromatiques polycycliques hydrogénées. Leur présence est attestée par l'observation d'une série de bandes vibrationnelles dans l'IR moyen, caractéristiques de modes de vibration C-C et C-H sur des cycles aromatiques. Etant donnée l'importance des PAHs pour la physique et la chimie du MIS (chauffage du gaz, formation de H2), il est essentiel de trouver d'autres observables pour contraindre leurs propriétés. L'émission micro-onde des grains interstellaires qui sera observée prochainement avec le satellite Planck est de ce point de vue une opportunité. En effet, les efforts faits récemment dans le but de mesurer les fluctuations du fonds diffus cosmologique ont motivé une étude détaillée des émissions Galactiques dans le domaine micro-onde. Un excès d'émission inattendu a été découvert entre 10 et 90 GHz et ne peut être expliqué par aucun des mécanismes d'émission déjà connu dans ce domaine de fréquences. Cet excès, baptisé « émission anormale », s'est révélé être corrélé à l'émission IR des grains interstellaires. L'origine de l'émission anormale pourrait être l'émission dipolaire électrique de PAHs en rotation.<br /> L'objectif central de ma thèse est la compréhension de l'émission des PAHs interstellaires à grande longueur d'onde en vue de mieux contraindre leurs propriétés et de préparer l'analyse des données Planck-Herschel. Mon travail de thèse a consisté en deux parties complémentaires : modélisation de l'émission des PAHs interstellaires de l'IR proche au centimètre, puis confrontation de ce modèle aux observations disponibles dans le but d'obtenir un modèle physique.<br /> La première partie de mon travail de modélisation concerne l'émission rovibrationnelle des PAHs. J'ai adopté une section efficace déduite des observations ISO et Spitzer pour λ ≤ 20 µm. A plus grande longueur d'onde, trois modes vibrationnels ont été ajouté à partir des travaux théoriques de Malloci et al. (2007). Ce modèle permet de reproduire le spectre du milieu diffus et d'une région de photodissociation avec un mélange de PAHs neutres et ionisés. J'ai par ailleurs montré que si l'émission rovibrationnelle des PAHs dans l'IR moyen est proportionnelle à l'intensité du champ de rayonnement, ce n'est plus le cas pour λ ≥ 3 mm. La seconde partie a consisté en la modélisation de l'émission purement rotationnelle des PAHs. J'ai utilisé des propriétés moléculaires réalistes et traité les interactions avec les atomes et les ions du gaz interstellaire. L'excitation et le freinage par émission de photons rotationnels et rovibrationnels ont également été inclus. L'émission rotationnelle en bande large a été estimée pour une large gamme de conditions astrophysiques et de propriétés des grains. J'ai par ailleurs mis en évidence l'indépendance du spectre d'émission rotationnelle par rapport à l'intensité du champ de rayonnement G0 et à la densité du milieu dans lequel les grains se trouvent nH (G0 ≤ 100 et nH ≤ 30 cm-3).<br /> J'ai ensuite confronté les résultats de cette modélisation aux observations disponibles. La première étape a été l'extraction de l'émission anormale des données WMAP, à laquelle j'ai participé. Nous avons pu mettre en évidence l'existence d'une composante anormale forte, non polarisée, à 23 GHz. Elle a été incluse dans le Planck Sky Model. Pour la première fois, nous avons pu montrer que l'émission anormale est bien corrélée avec l'émission des poussières et que cette corrélation est meilleure à 12 µm (caractéristique des PAHs) qu'à 100 µm (caractéristique de grains plus gros). J'ai également montré l'indépendance de l'émission anormale par rapport à l'intensité du champ de rayonnement, une des prédictions du modèle. Les caractéristiques des grains déduites de l'émission anormale sont par ailleurs en accord avec celles déduites de l'émission IR. J'ai également étudié la région moléculaire G159.6-18.5 dans Persée et montré que son spectre d'émission anormale est bien ajusté avec une distribution de tailles bimodale, en accord avec les travaux théoriques de Le Page et al. (2003).

Les cils sont des organites conservés au cours de l’évolution émanant de corps basaux et qui, motiles ou non, jouent des rôles essentiels dans de nombreux processus physiologiques. Leur formation est conditionnée par le positionnement et l’ancrage correct des corps basaux à la surface cellulaire. Chez la paramécie, trois protéines conservées, FOR20, Centrine 2 et Centrine 3 recrutées séquentiellement jouent un rôle dans ce processus d’ancrage. J’ai réalisé l’analyse fonctionnelle de deux autres protéines évolutivement conservées OFD1 et VFL3 susceptibles d’être impliquées dans cet ancrage. L’analyse d’OFD1 a été également dictée par le fait que sa fonction dans l’assemblage des cils motiles demeurait peu étudiée. Dans l’espèce Paramecium tetraurelia, qui a subi au moins trois duplications globales de son génome au cours de l’évolution, un seul gène code la protéine OFD1 tandis que deux familles VFL3-A et VFL3-B coexistent. La déplétion des protéines de la famille VFL3-B n’ayant pas produit d’effet je n’ai pas pu leur attribuer une fonction mais une de ses isoformes se localise au niveau des corps basaux. Bien qu’OFD1 et les protéines VFL3-A soient impliquées dans le positionnement et l’ancrage des corps basaux, les mécanismes dans lesquels elles interviennent sont différents. Pour OFD1 les défauts d’ancrage étaient associés à des anomalies de formation de la partie distale des corps basaux, ce qui est en accord avec la fonction connue de cette protéine dans l’assemblage des appendices distaux des corps basaux des cils primaires. Elle se localise au niveau de la zone de transition entre les doublets de microtubules et la membrane ciliaire. Les recrutements d’OFD1 et FOR20 au sein des corps basaux sont interdépendants alors qu’il n’y a pas de relation entre le recrutement d’OFD1 et celui de la Centrine 2. Ces observations démontrent une conservation fonctionnelle de la protéine OFD1 dans les mécanismes d’ancrage des cils motiles et précisent ses relations avec FOR20 et Centrine 2. Outre les défauts d’ancrage, la déplétion des deux isoformes VFL3-A induit une distribution anarchique des racines striées qui constituent des marqueurs de leur polarité rotationnelle. Ceci suggère que ces protéines sont impliquées dans l’établissement de cette polarité. Cette polarité étant indispensable au positionnement correct des différents appendices qui guident le mouvement des corps basaux néoformés vers la surface cellulaire, son altération pourrait expliquer les défauts d’ancrage observés. Une isoforme de VFL3-A se localise transitoirement à l’extrémité proximale des corps basaux pères à un stade précoce de leur duplication entre la racine striée et les microtubules auxquels elles sont associées. Cette protéine pourrait donc constituer un facteur extrinsèque contrôlant la polarité du corps basal. L’ensemble de ces résultats souligne la complexité du mécanisme d’ancrage des corps basaux chez cet organisme qui est conditionné non seulement par un assemblage correct de leur extrémité distale mais également par celui de ses structures associées en partie proximale. / Cilia are evolutionary conserved organelles developing from basal bodies and which play essential roles in many physiological processes. Their development depends upon a correct anchoring of basal bodies at the cell surface. In Paramecium, three conserved proteins, FOR20, Centrin 2 and Centrin 3, sequentially recruited are required for the anchoring process. I analyzed the function of two others conserved proteins, OFD1 and VFL3, likely involved in the anchoring process. In particular, the role of OFD1 in motile cilia biogenesis had not been really studied yet. In P. tetraurelia, which has undergone at least three global genome duplications, a single gene encodes OFD1, while two families VFL3-A and VFL3-B coexist. Depletion of the VFL3-B proteins produced no effect, but VFL3-3 was localized at the basal bodies. Although OFD1 and the VFL3-A proteins are both involved in the positioning and anchoring of the basal bodies, they participate in different mechanisms. Concerning OFD1, the anchoring defects reflected defects in basal body distal part assembly, in agreement with its known role in the assembly of the distal appendages of primary cilia. It localizes in the transition zone, between the microtubule doublets and the ciliary membrane. The recruitment of OFD1 and FOR20 to the basal bodies is interdependent, while OFD1 and Centrin2 were not. These observations demonstrate the conserved role of OFD1 in the anchoring mechanisms in motile cilia and clarify its relations with FOR20 and Centrin 2. In addition to the anchoring defects, depletion of the two VFL3-A isoforms causes an anarchic distribution of the striated rootlets which mark the rotational polarity of basal bodies. This suggests that these proteins are involved in the establishment of this polarity, required for the correct positioning of the different appendages which guide the neoformed basal bodies towards the cell surface. One isoform of VFL3-A is transiently localizes at the proximal tip of the mother basal body, at an early stage of its assembly, between the striated rootlet and the microtubules to which they are associated. VFL3-1 might then be an extrinsic polarity factor for the basal body. Altogether, these results underscore the complexity of the anchoring process which requires not only the correct assembly of the distal part but also of the proximal appendages in Paramecium.

Modéliser la déformation de structures anatomiques en temps réel est un problème crucial en simulation médicale. En raison des grandes différences existantes dans leur forme et leur constitution, un modèle unique est insuffisant face à la variété des comportements mécaniques. Par conséquent, nous avons identifié deux principaux types de structures: les organes pleins (cerveau, foie, prostate etc.) et les organes creux (colon, vaisseaux sanguins, estomac etc.). Notre réponse à cette problématique est double. Notre première contribution est une implémentation GPU d'un modèle éléments finis qui est non-linéaire, anisotropique et viscoélastique pour les structures pleines. Notre seconde contribution est un environnement pour modéliser en temps réel les structures fines via un modèle parallèlisable et co-rotationnel utilisant des éléments coques et une approche pour mailler une surface complexe avec des éléments coques courbes. Bien que les deux modèles de tissus soient basés sur la mécanique continue pour une meilleure précision, ils sont tous les deux capables de simuler la déformation d'organes en temps réel. Enfin, leur implémentation dans l'environnement open source SOFA permettra la diffusion de ces deux modèles afin de participer à l'amélioration du réalisme des simulateurs médicaux.

Les noyaux au rapport neutron/proton exotique font l'objet d'une grande part des recherches actuelles de la physique nucléaire, aussi bien pour les moyens de les synthétiser -car ils sont difficilement accessibles- que pour leur interprétation. Dans cette thèse les noyaux riches neutrons de la masse A=100 ont été créés, à haut spin, par une réaction d'ions lourds particulière, la fission induite par ions lourds. Les noyaux produits ont été identifiés, un à un, au travers de leur rayonnements gamma mesurés par le multi-détecteur EUROBALL III. Quelques caractéristiques de ce mode de production, extraites de nos données, sont discutées. La spectroscopie gamma précise d'isotopes riches en neutrons de Technétium (A = 103) et d'Argent (A = 111, 113, 115) est présentée. Les orbitales de protons sous-jacentes sont identifiées par le rôle qu'elles jouent dans la structure des bandes d'excitation de noyaux de masse impaire de cette region de masse (Technétium, A de 97 à 107; Rhodium, A de 105 à 111; Argent A de 107 à 115). Une interprétation de ces noyaux impairs en protons est proposée, utilisant également les résultats d'un code rotor plus une quasi-particule et de calculs microscopiques self­consistants. Ces noyaux sont en effet un bon test pour ces modèles théoriques dont la plupart des ingrédients est issue de résultats sur quelques noyaux seulement de la vallée de stabilité.

L’impact de la perte racinaire sur l’ancrage d’Eugenia grandis Wight et de Pinus pinaster Ait ainsi que la capacité de trois différentes espèces d’arbres (Fagus sylvatica L, Abies alba Mill et Picea abies L) à résister au déracinement ou à la rupture sous l’effet d’un éboulement en pente raide ont été étudiés au moyen de tests de treuillage et le creusement de tranchées (tree winching and trenching tests) et les résultats ont été corrélés avec la structure du système racinaire. Aucune différence n’a été observée entre TMcrit et la distance de creusement de tranchée sur E. grandis. Les résultats obtenus ont révélé qu’en termes de rigidité rotationnelle de l’ancrage des arbres (TARS) et de TMcrit, la stabilité mécanique n’a pas été significativement affectée par le creusement de tranchées en sol argilo-sableux en raison de la profondeur d’enracinement des racines pivotantes (« sinker roots ») qui se sont formées près du tronc et en raison de la taille de la plaque racinaire qui augmente la rigidité et constitue donc une composante importante de l’ancrage d’E. grandis. Toutefois, pour P. pinaster, la stabilité mécanique a été significativement affectée par le creusement de tranchée, probablement en raison de la coupe des racines latérales qui a considérablement altéré la taille de la plaque racinaire et, en conséquence, la somme des surfaces en section (CSA= cross-sectional area) de la plupart des racines latérales et d’un certain nombre de racines traçantes, ce qui constitue une des composantes essentielles de l’ancrage d’arbres P. pinaster adultes plantés en podzol sableux. Pour les espèces forestières de protection plantées en pente raide, les résultats obtenus ont révélé que les espèces d’arbre présentant un système racinaire profondément enfoui et fortement ramifié avec une grande proportion de racines obliques (par exemple, le hêtre et le sapin pectiné) seront mieux ancrées et auront une meilleure fonction anti-éboulement que epicéa commun qui possède un système racinaire superficiel et peu profond. Les connaissances apportées par cette étude peuvent être utilisées pour la sélection et la production d’arbres qui résistent aux risques naturels ainsi qu’aux risques provoqués par l’Homme. / The impact of root loss on tree anchorage on Eugenia grandis Wight and Pinus pinaster Ait and the ability of three different trees species (Fagus sylvatica L, Abies alba Mill and Picea abies L) to resist uprooting or breakage due to rockfall on steep slopes were investigated using tree winching and trenching tests and results correlated to root system architecture. No differences were found between TMcrit and trenching distance in E. grandis trees. The results showed that in terms of Tree Anchorage Rotational Stiffness (TARS) and TMcrit, mechanical stability was not significantly affected by trenching on sandy clay soil, due to rooting depth of the sinkers which occurred close to the trunk and root plate size which provide greater stiffness thus play a major component of anchorage in E. grandis. However, in P. pinaster, mechanical stability was significantly affected by trenching, possibly due to severing of lateral roots greatly altered the size of the root plate and subsequently root CSA of major lateral roots and number of sinkers, which are crucial components in anchorage of mature P. pinaster trees grown on sandy podzol soil. For protection forest species grown on steep slopes, the results showed that tree species with deep, highly branched root systems with a higher proportion of oblique roots (e.g. European beech and Silver fir) will be better anchored and provide better protective function against rockfall as compared to Norway spruce that possessed a superficial plate-like root system. The knowledge gained from this study can be utilized in selection and production of trees which are resistant to both man made or natural hazards.

L’étude des mécanismes de formation et de destruction des anions moléculaires est devenu un champ d’intérêt prononcé après la détection récente de six anions moléculaires (C4H-, C6H-, C8H-, CN-, C3N-, C5N-) dans le milieu interstellaire.Dans les environnements interstellaires où la densité d’électrons est relativement importante, le canal principal de formation de ces anions devrait être l’attachement électronique radiatif. Mais il manque aujourd’hui des données expérimentales et théoriques permettant d’évaluer cette hypothèse. D’autre part, le photodétachement est la principale cause de destruction de ces anions dans les nuages diffus et les régions de photodissociation. Une approche basée sur un développement monocentrique est appliquée à l’étude de ces deux processus opposés que sont le photodétachement et l’attachement électronique radiatif. Les résultats obtenus avec la présente méthode sont comparés à des données expérimentales et théoriques précédemment rapportées et montrent un bon accord. Cette méthode est ensuite utilisée pour déterminer les constantes de vitesse nécessaires pour confirmer si ces mécanismes sont cruciaux pour la chimie d’anions interstellaires. En plus des constantes de vitesse de formation et de destruction des anions, les constantes de vitesse d’excitation collisionnelle sont nécessaires pour modéliser les abondances observées des anions. Nous avons choisi de porter notre effort sur le calcul des constantes de vitesse de transition entre états rotationels de la molécule C3N- dans son état vibrationnel fondamental lors des collisions avec H2 et He en utilisant de nouvelles surfaces d’énergie potentielles. / The mechanisms of formation and destruction of molecular anions have become a field of special interest after the recent detection of six molecular anions (C4H-,C6H-, C8H-, CN-, C3N-, C5N-) in the interstellar medium. The main channel of formation of these anions is expected to be radiative electron attachment in environments where the density of electron is relatively important. There is however at themoment a lack of experimental and theoretical data allowing to assess this hypothesis. Photodetachment, on the other hand, is the main source of destruction of the anions in diffuse clouds and photodissociation regions. A single center expansion approach is applied to the study of both processes: photodetachment and radiative electron attachment. The results obtained with the present method are compared to previously reported experimental and theoretical data and show a good agreement.This method is then employed to determine the rate constants which are needed to confirm whether or not these mechanisms are crucial for the chemistry of the interstellar anions. Along with the formation and destruction rates, rotational excitation rate coefficients are needed to accurately model the observed anions abundances.We focus on the calculation of state-to-state rotational transitions rate coefficients of the C3N- molecule in its ground vibrational state in collisions with H2 and He using new potential energy surfaces

Le sujet de cette thèse concerne l'étude de l'alignement de molécules linéaires et asymétriques engendré par une impulsion laser intense. Dans le cas d'une impulsion courte par rapport à la rotation moléculaire, l'alignement créé est périodique après l'extinction du champ. Nous étudions théoriquement et expérimentalement les effets d'intensité, de température et de polarisation du champ électrique sur l'alignement produit. Pour des champs polarisés linéairement, l'interaction conduit à l'alignement de l'axe le plus polarisable de la molécule. Si le champ est polarisé elliptiquement, l'impulsion peut engendrer un alignement simultané des trois axes principaux d'inertie d'une molécule asymétrique. Cet alignement peut être caractérisé expérimentalement à l'aide de techniques pompe-sonde qui exploitent les propriétés optiques du milieu. Elles nécessitent l'utilisation d'une deuxième impulsion de faible intensité décalée temporellement. Trois techniques ont été exploitées au cours de cette thèse. La première technique mesure une dépolarisation due à la biréfringence du milieu lorsque les molécules sont alignées. La seconde s'appuie sur la défocalisation de l'impulsion sur un gradient d'indice créé suite à la variation spatiale de l'alignement vis-à-vis du profil spatial du champ. La dernière passe par la création d'un réseau d'indice à l'intersection de deux impulsions intenses, qui va provoquer la diffraction de l'impulsion sonde. Ces trois techniques ont été utilisées pour caractériser l'alignement de la molécule linéaire CO2 et nous montrons que l'alignement 3-D d'une molécule asymétrique comme l'éthylène peut être mesuré à l'aide de la technique de biréfringence.

L'alignement de molécules linéaires est induit efficacement par des impulsions laser intenses polarisées linéairement. Si ces impulsions sont de courtes durées par rapport à la rotation des molécules, un alignement périodique apparaît après l'extinction du champ. Ce manuscrit présente trois méthodes permettant de le quantifier à l'aide de la grandeur sans pour autant détruire les molécules ni modifier l'alignement initial. Elles nécessitent une impulsion de faible intensité décalée temporellement dont les caractéristiques vont être modifiées par les propriétés optiques du milieu liées à l'alignement moléculaire. La première technique mesure une dépolarisation due à la biréfringence du milieu. La seconde s'appuie sur la défocalisation qui s'explique par une variation spatiale de l'alignement, donc un gradient de l'indice de réfraction. La dernière passe par la création d'un réseau d'indice à l'intersection de deux impulsions intenses, qui va provoquer la diffraction de la sonde.

Les étoiles de la branche asymptotique (AGBS) sont surtout connues pour deux faits historiques: - le "mystère des éléments s": riches en neutrons et possédant une durée de vie inférieure à celle des AGBS, ces éléments sont néanmoins présents dans les enveloppes de ces étoiles. De plus, les abondances de ces éléments "s" sont mal reproduites par les modèles existants. - le "mystère des étoiles carbonées": ces étoiles, dont les abondances vérifient C/O>1, sont majoritairement de faible luminosité. C'est un drainage (DUP) qui permet aux AGBS de devenir carbonées: l'enveloppe convective (CE) descend là où brûle 1H et prélève du Carbone, produit plus bas par la combustion de 4He et amené là par des languettes convectives récurrentes, les pulses thermiques. Or, les profondeurs des DUP modélisés pour des AGBS de faibles masses n'expliquent la forte proportion de Carbone observée. Ces deux mystères conduisent à identifier deux paramètres majeurs de l'évolution des abondances: la perte de masse et le DUP. Le premier contrôle la fin de la phase AGB et la température à la base de la CE, à masse stellaire fixée. Le deuxième maîtrise l'apport de protons entre les couches de 1H et de 4He et la modification des abondances de surface. Et c'est de la physique non standard qui est sous-jacente à ces paramètres: couplage gaz-poussière, pulsations, ondes de chocs, dégénérescence, convection avec gradient de composition, mélange non standard (non thermiquement induit)... Plusieurs études ayant été faites, tant sur les mécanismes de production que sur le paramétrage de la perte de masse, ce travail est centré sur l'influence du traitement du DUP sur la nucléosynthèse des AGBS de masses intermédiaires. La nucléosynthèse étant connue grâce à une coopération étroite entre méthodes observationnelles et théoriques, cette thèse a été menée sur les deux fronts. Cela rend possible "l'éclairage" de chacune des méthodes par les forces et les faiblesses de l'autre et donc de mieux évaluer la fiabilité d'une mesure réalisée sur Terre lorsqu'on veut l'interpréter en terme d'abondances au centre de l'étoile. La partie observationnelle de ce travail est focalisée sur l'amélioration de la précision de rapports isotopiques délicats à interpréter dans des enveloppes particulières: rapports d'éléments lourds de sources brillantes ou rapports des CNO dans des sources présentant des anomalies d'abondances. L'interprétation des observations a requis deux modélisations avancées dont l'une, faisant partie intégrante de cette thèse, porte sur l'émission de l'enveloppe, et l'autre, portant sur le processus "s", a fait l'objet d'une collaboration. Dans le domaine théorique, le code d'évolution stellaire de Grenoble a été optimisé pour les AGBS afin d'étudier l'influence de la modélisation physique et du traitement numérique du DUP sur la nucléosynthèse. Le cœur de la modélisation d'une étoile, l'équation d'état (EOS), a été réécrite et une grande partie du traitement numérique du code a été revue. La physique du mélange non standard a été incorporée et "l'arsenal" numérique nécessaire à la mise en œuvre de cette physique a fait l'objet d'une collaboration. Ce travail a permis la précision des caractéristiques d'enveloppes d'étoiles J (riches en 13C), la détermination de 35Cl / 37Cl dans IRC+10216 et la production d'outils de calcul performants pour les étoiles (même de faibles masses) et leurs enveloppes moléculaires. Mais il a surtout montré que l'incorporation de mélange non standard permet à la fois d'augmenter la profondeur du DUP et de produire une poche de 13C propice au processus "s". Ce fait, ajouté aux difficultés pour concilier les résultats d'observations des étoiles J avec les modèles, tend à réorienter le futur des modèles d'AGBS. Il faudrait disposer de modèle d'AGBS plus généraux, notamment pour les faibles masses, cohérents avec la physique et le numérique de la phase évolutive qui les précède, elle qui est naturellement modélisée avec du mélange non standard. En prime, les changements effectués dans le code et notamment l'élaboration d'une nouvelle EOS, ont permis de modéliser le flash de l'Helium et de produire des tracés d'étoiles pré séquence principale (PMS) jusqu'à 0.1 masse solaire concurrençant les codes les plus spécialisés.