Dans ce mémoire, nous présentons l'étude d'un senseur inertiel à ondes de matière embarqué dans un avion effectuant des vols paraboliques.Une source laser bi-fréquence robuste et compacte permettant de refroidir et d'interroger simultanément des atomes de 87Rb et 39K a été développée. Elle est basée sur des lasers télécom asservis sur un peigne de fréquences optique et doublés en fréquence. L'utilisation de composants optiques fibrés permet de rendre le système intrinsèquement résistant aux vibrations et aux fluctuations thermiques. Le dispositif a été validé en vol par l'obtention d'un double piège magnéto-optique.Nous avons utilisé la source laser pour faire fonctionner un interféromètre à atomes froids de 87Rb dans l'avion. Un accéléromètre mécanique auxiliaire permet d'augmenter la dynamique du capteur atomique et d'enregistrer des franges d'interférences malgré le niveau élevé des fluctuations d'accélération. Le senseur hybride ainsi réalisé a une résolution de 4.10-3 m.s-2.Hz-1/2, environ 100 fois plus faible que le niveau des vibrations dans l'avion.Dans la perspective de réaliser un test du principe d'équivalence en microgravité avec des atomes froids, nous étudions enfin de manière théorique le fonctionnement d'un interféromètre différentiel et nous intéressons à l'influence de certains effets systématiques. / In this thesis, we report on the study of a matter-wave inertial sensor, operated in an airplane carrying out parabolic flights.We have developped a compact and robust dual-wavelength laser source to cool and interrogate 87Rb and 39K atoms. It is based on frequency-doubled telecom lasers locked on a femtosecond optical frequency comb. The use of fibered optical components makes the setup intrinsically immune to vibrations and thermal fluctuations. The laser source was validated in flight by obtaining a double-species magneto-optical trap.We have used the source to carry out airborne measurements with an atom interferometer operating with cold 87Rb atoms. An auxiliary mechanical accelerometer makes it possible to increase the atomic sensor's dynamic range, and to record interference fringes despite the high level of acceleration fluctuations. This hybrid sensor has a resolution of 4.10-3 m.s-2.Hz-1/2, which is approximately 100 times lower than the typical vibration level in the plane.In the perspective of testing the equivalence principle with cold atoms in microgravity, we finally theoretically study the operation of a differential interferometer and investigate the influence of some systematic effects.

Dans ce mémoire, nous présentons l'étude d'un senseur inertiel à ondes de matière embarqué dans un avion effectuant des vols paraboliques.Une source laser bi-fréquence robuste et compacte permettant de refroidir et d'interroger simultanément des atomes de 87Rb et 39K a été développée. Elle est basée sur des lasers télécom asservis sur un peigne de fréquences optique et doublés en fréquence. L'utilisation de composants optiques fibrés permet de rendre le système intrinsèquement résistant aux vibrations et aux fluctuations thermiques. Le dispositif a été validé en vol par l'obtention d'un double piège magnéto-optique.Nous avons utilisé la source laser pour faire fonctionner un interféromètre à atomes froids de 87Rb dans l'avion. Un accéléromètre mécanique auxiliaire permet d'augmenter la dynamique du capteur atomique et d'enregistrer des franges d'interférences malgré le niveau élevé des fluctuations d'accélération. Le senseur hybride ainsi réalisé a une résolution de 4.10-3 m.s-2.Hz-1/2, environ 100 fois plus faible que le niveau des vibrations dans l'avion.Dans la perspective de réaliser un test du principe d'équivalence en microgravité avec des atomes froids, nous étudions enfin de manière théorique le fonctionnement d'un interféromètre différentiel et nous intéressons à l'influence de certains effets systématiques.

Dans ce mémoire nous présentons une étude sur les sources atomiques pour des senseurs atomiques à long temps de vol ainsi que la construction de deux sources atomiques. Dans un premier temps nous montrons que les propriétés de collimation et de cohérence nécessaires à l'interférometrie atomique à long temps de vol peuvent être fournies par les gaz atomiques dégénérés et nous explicitons le lien entre le facteur d'échelle du senseur inertiel et la géométrie de l'interféromètre. Puis, nous étudions la possibilité de conduire des expériences de senseurs inertiels par interférométrie atomique en chute libre dans un avion. La microgravité ainsi créée peut permettre d'accéder à 4 secondes de temps d'interrogation, et nous explicitons un protocole pour tester le principe d'équivalence par interférométrie atomique pendant cette période de chute libre. Nous décrivons la source d'atomes froids que nous avons construit et testé en microgravité. Enfin, nous consacrons une part importante de ce mémoire à la description d'un nouveau montage expérimental dont le but est de produire un mélange bosons-fermions dégénéré. Nous décrivons et caractérisons les technologies développées, telles que les nouveaux lasers semiconducteurs accordables et le piège optique compressible. Nous présentons les premiers résultats de chargement d'atomes froids dans une pince optique utilisant un laser inédit pour le piégeage atomique, un laser à fibre à 1560nm. Nous utilisons le fort décalage lumineux, unique à notre système, pour développer une nouvelle technique d'imagerie, sélective en énergie potentielle.

L'objectif de nos travaux de recherche est de concevoir une architecture simple et efficace veiller à deux exigences suivantes: une grande précision (au niveau de la pièce) ; une adaptation aux plusieurs scénarios. La thèse contribue aux études pour les systèmes de localisation en intérieur en combinant des approches basées sur la caractérisation de mouvement, la communication courte portée et de l'intensité du signal. La combinaison de ces approches proposées permettent de minimiser la défaillance de chacune approche. En effet, notre système de localisation propose une combinaison des technologies qui sont actuellement équipé en terminaux mobiles, y compris la technologie de WLAN, NFC et des capteurs (accéléromètre et magnétomètre). Voici nos trois approches proposées : Premièrement, nous proposons l'approche basée sur NFC-étiquetage qui fournit un service simple et efficace pour une localisation en intérieur. En touchant une étiquette disséminées dans l'environnement intérieur, l'utilisateur peut connaître sa position réelle qui est même à celle d'étiquette. Cette approche est très pratique car la localisation se fait automatiquement en approchant le terminal mobile de l'utilisateur à l'étiquette. L'approche basée sur NFC-étiquetage, cependant, nécessite l'intervention régulière de l'utilisateur qui n'est pas prédictive et donc peut poser des problèmes sur la validité des informations. Alors, l'information de localisation n'est fiable que dans un certain intervalle de temps depuis le dernier étiquetage. La valeur de cet intervalle de temps (ex. t secondes) sera ajustée selon les scénarios de déploiement. Deuxièmement, nous améliorons la qualité de l'approche précédente en développant la deuxième approche basée sur des capteurs qui combine l'accéléromètre et le magnétomètre pour estimer la distance de déplacement de l'utilisateur. Avec l'objectif de permettre à l'utilisateur de tenir son terminal mobile commodément dans la main (multi-positions), la deuxième approche fournit un service de localisation caractérisant le degré de mouvement à l'utilisateur pour déterminer si l'utilisateur est au même endroit depuis le dernier étiquetage. Pour une longue trajectoire, cette approche permet de détecter que l'utilisateur a déjà déplacé à un autre endroit. Finalement, afin de surmonter les inconvénients de deux approches précédentes, nous proposons la troisième approche basée sur l'intensité du signal en utilisant la similarité des conditions radio entre proches voisins. Nous proposons une combinaison de la technologie NFC et WLAN pour construire la cartographie d'intensité du signal. La communication à courte portée NFC permet au système d'obtenir correctement les informations de position. Cette combinaison peut récupérer les données de l'intensité du signal radio à et les attribuer à une position connue sur la cartographie, sans exiger de phases hors ligne pour enregistrer l'intensité du signal radio.

La filière solaire thermodynamique concentrée est une des voies les plus prometteuses pour la production des énergies renouvelables du futur. L’efficacité des surfaces optiques est un des facteurs clés influant sur les performances d’une centrale. Un des défis technologiques restant à résoudre concerne le temps et les efforts nécessaires à l’ajustement et l’orientation de tous ces miroirs, ainsi que la calibration des héliostats pour assurer un suivi précis de la course du soleil et une concentration contrôlée. Le travail présenté dans ce manuscrit propose une réponse à ce problème par le développement d’une méthode de caractérisation des héliostats dite de « rétrovisée », consistant à placer quatre caméras au voisinage du récepteur pour enregistrer les répartitions de luminance occasionnées par la réflexion du soleil sur l’héliostat. La connaissance du profil de luminance solaire, combiné à ces quatre images, permet de reconstruire les pentes des erreurs optiques de l’héliostat.La première étape de l’étude de la méthode a consisté à établir les différentes équations permettant de reconstruire les pentes des surfaces optiques à partir des différents paramètres du système. Ces différents développements théoriques ont ensuite permis la réalisation de simulations numériques pour valider la méthode et définir ses possibilités et ses limites. Enfin, des tests expérimentaux ont été réalisés sur le site de la centrale Thémis. À la suite de ces expériences, des pistes d’améliorations ont été identifiées pour améliorer la précision expérimentale et envisager son déploiement industriel. / Concentrated solar power is a promising way for renewable energy production. Optical efficiency of the mirrors is one of the key factors influencing a power plant performance. Methods which allow the operator to adjust all the heliostat of a plant quickly, in addition of calibration and tracking, are essential for the rise of the technology. The work presented in this thesis is the study of a “backward-gazing” method consisting in placing four cameras near the receiver simultaneously recording brightness images of the sun reflected by the heliostat. The optical errors of the mirrors are retrieved from these four images and the knowledge of the one dimension sun radiance profile.The first step of the study consists in the theoretical description of the method. Then numerical simulations are performed to estimate the general accuracy and the limits of the backward-gazing method. In a third phase, experimental tests have been fulfilled at Themis solar power plant. Finally, ideas of improvement are proposed based on the experiments performed.

Cette thèse se concentre sur la synthèse et l’analyse photophysique de complexes de Pt(II) luminescents and leur assemblage après agrégation. Multiples motifs supramoléculaires ont été utilisé pour acquérir un contrôle sur l’assemblage de ces complexes plan-carrés.Des ossatures de type couronne-éther furent attachés à des complexes métalliques phosphorescents pour donner un bouton supramoléculaire qui peut être actionné par des cations potassium. De plus, l’altération de l’arrangement de l’empilage des Pt(II) après coordination d’un ligand fut exploité pour la réalisation d’un senseur chimique qui peut être utilisé pour la détection différentielle d’aza-hétérocylces. Par ailleurs, l’installation d’un motif pont hydrogène à un complexe de Pt(II) luminescent fut établie, donnant un composé ayant un organisation 2D sur graphène. Finalement, des complexes de Pt(II) amphiphiles qui s’auto-assemblent en solution aqueuse dans des agrégats hautement luminescents furent synthétisés. La série de complexes soluble dans l’eau, chargés négativement ou neutres furent caractérisés par rapport à leurs paramètres photophysiques et leurs interactions avec des protéines capsides virales. / The presented thesis focused on the synthesis and photophysical investigation of luminescent Pt(II) complexes and their resulting assemblies that form upon aggregation. Multiple supramolecular motifs were utilized in order to gain control over the assembling behavior of the square-planar complexes. Crown-ether scaffolds were tethered with the phosphorescent metal complexes rendering a supramolecular switch that can be triggered by potassium cations. Moreover, alteration of the Pt(II)-stacking arrangement upon ligand coordination was exploited to realize a chemosensor that can be employed for of differential detection of aza-heterocycles. Furthermore, the installation of a H-bond motif to a luminescent Pt(II) complex was established, which resulted in a compound forming a two-dimensional organization on graphene. Finally, amphiphilic Pt(II) complexes were synthesized that self-assemble into highly luminescent aggregates in aqueous solutions. The series of water soluble neutral and negatively charged metal complexes were characterized with respect to their photophysical parameters and their interactions with virus coat proteins.

Par quel mécanisme les protéines de signalisation sont ciblées à un compartiment membranaire spécifique est une question fondamentale en biologie cellulaire. Les phosphatidylinositol phosphates (PIPs) sont des lipides anioniques qui jouent un rôle majeur dans ce phénomène. Ces lipides sont en très faible quantité dans la bicouche membranaire mais sont des sites d'ancrage spécifiques aux différents compartiments membranaires, et contribuent ainsi à leur identité. Il a été proposé que cette organisation s'apparente à un "code", qui peut être lu par des protéines qui intéragissent spécifiquement avec ces PIPs (Kutateladze 2010). Nous avons établi une carte de la localisation des différents PIPs dans les cellules d'épiderme racinaire chez Arabidopsis, et nous avons trouvé que les PIPs ne s'accumulent pas à un compartiment donné mais plutôt que chaque PIP est distribué dans plusieurs compartiments distincts, et à différentes concentrations (Simon, Platre et al., 2014). Ces données suggèrent que le "code PIP" n'est pas suffisant pour expliquer la sélection des protéines liant les lipides parmi les différents compartiments membranaires de la cellule chez la plante. Les PIPs sont des lipides négativement chargés et nous avons proposé que cette propriété physique pourrait contribuer à l'identité des membranes en régulant leurs charges de surface. Pour vérifier cette hypothèse, nous avons développé une collection de biosenseurs génétiquement codés pour analyser les charges de surface des membranes au niveau subcellulaire, in vivo. Nous avons trouvé que la membrane plasmique a une signature électrostatique spécifique contrôlée par le PI(4)P. De plus, ce champ électrostatique dépendent du PI(4)P contrôle la localisation et la fonction de plusieurs protéines agissant en aval de récepteurs kinase ou impliquées dans certaines voies de signalisation hormonale tel que l’auxine ou les brassinosteroïdes. Ainsi, les PI(4)P sont de véritables marqueurs de la membrane plasmique qui sont essentiels pour l’homéostasie des membranes et le développement des plantes. / How signaling proteins are targeted to specific membrane compartments is a fundamental question in cell and developmental biology. Phosphoinositides, a class of anionic lipids, take center stage in this process. They are minor lipids of the membrane bilayer that provide specific docking sites on membrane compartments and contribute to their identity. As such it has been proposed that there is a “phosphoinositide code” that allows the targeting of lipid binding proteins to specific membrane compartments (Kutateladze 2010). We recently mapped the localization of the different phosphoinositides in Arabidopsis epidermal cell, and found that they do not accumulate to a specific compartment but rather that each phosphoinositide is distributed to several compartments, albeit at different concentration (Simon et al., 2014). These data suggest that, unlike in other eukaryotic cells, the “phosphoinositide code” hypothesis is not sufficient to explain membrane selectivity of lipid binding proteins in plants. Phosphoinositides are negatively charged lipids and we hypothesized that this physical property might also contribute to membrane identity by regulating surface charges. To investigate membrane electrostatic properties at the subcellular level, we designed a set of genetically encoded biosensors able to report membrane surface charges. We found that the plasma membrane (PM) has a specific electrostatic signature that is controlled by the phosphoinositide PI4P. We further show that this PI4P-dependent electrostatic field controls the PM localization and function of several proteins involved in receptor kinase and phytohormone signaling as the auxin or brassinosteroids. Thus, PI(4)P are plasma membrane markers which are essential for the membrane homeostasis and plants development.

No description available.

Cette thèse de doctorat a été réalisée au sein du III-VLab, en partenariat avec l’Institut d’Electronique du Sud (IES). L’objectif de ce travail de thèse vise d’une part à l’optimisation des performances des diodes laser DFB émettant à 780 nm et le développement d’une source plus compacte (MOPA) à 780nm, intégrant de façon monolithique l’oscillateur maître (laser à rétro-action répartie ou DFB) et l’amplificateur de puissance, et d’autre part, à appréhender les phénomènes de bruit, permettant d’évaluer la qualité technologique des lasers. Les développements autour de la longueur d’onde 780 nm, se sont organisés en plusieurs thématiques : les lasers Fabry-Perot et DFB, les amplificateurs (SOA), les MOPA et l’étude du bruit des lasers. Nous avons étudié des structures de différentes épaisseurs de puits quantiques (160Å, 135 Å et 145 Å). La comparaison des performances globales des différentes structures de lasers larges, loin d’être évidente, nous a permis de choisir celle intégrant un puits quantique de 160 Å, pour la réalisation des lasers Fabry-Perot à ruban étroit (3µm à 4µm). Nous avons obtenu sur des lasers larges, de 3 mm de long, bruts de clivage, une puissance d’environ 5 watts par face pour un courant d’injection continu autour de 10 A. Les simulations et caractérisations électro-optiques menées sur des lasers ridge Fabry-Perot, ont servi à affiner le dessin des DFB à 780 nm, par rapport aux briques de base existantes du III-V Lab, et à proposer des structures à cavités optiques larges et super-large (LOC et SLOC) optimisées, en termes de puissance, qualités de faisceau et spectrale.Les mesures de bruits, appuyées d’un modèle de bruit électrique, ont permis d’extraire une valeur du paramètre de Hooge de 2,1.10^-3 pour les lasers ridge, en accord avec la littérature, et qui correspond à une bonne qualité de matériau et technologique des lasers. Différents types d’amplificateurs optiques évasés ont été dessinés, réalisés et caractérisés. Les caractérisations des diverses géométries de SOA, ont donné dans l’ensemble, des valeurs de gain comprises entre 19dB et 25dB. Nous avons obtenu respectivement pour les structures d’amplificateurs à guidages entièrement par l’indice (GI), entièrement par le gain (GG) et mixte (GM), des puissances de 500mW, 750mW et 1W. L’ensemble des résultats obtenus avec ces structures sont prometteurs pour l’intégration monolithique avec le DFB. En ce qui concerne le MOPA, trois approches ont été étudiées: MOPA droit, DFB et amplificateur tiltés de 7° (par rapport à la normale aux faces clivées), et la plus prometteuse mais plus complexe, intégrant le DFB droit et l’amplificateur tilté de 7°, avec une section courbe entre les deux. La prise en compte de l’ensemble des résultats lasers Fabry-Perot, DFB et des résultats d’amplificateurs, nous ont permis de proposer des dessins MOPA originaux. Le dessin du masque réalisé, intègre toutes ces configurations de MOPA, et en plus, des SOA et DFB, qui seront utilisés comme témoins de test lors des caractérisations. / This thesis has been realized in III-VLab in collaboration with the South Electronic Institute in Montpellier. The aim of this work focuses in one hand, on the performance improvement of DFB's diode lasers emitting at 780 nm, and the advanced design of a compact semiconductor laser diode (Master Oscillator Power Amplifier), integrating monolithically the master oscillator (DFB for Distributed Feedback laser); in the other hand, using the noise phenomenon’s studies as a tool, for validating of our laser technologies. The Developments round the 780 nm wavelength, have been divided into different thematic: Fabry-Perot and DFB, Semiconductor Optical Amplifiers (SOA), MOPA, and the lasers noise’s study. We have studied structures with different quantum well thickness (160Å, 135 Å and 145 Å). The comparison of global performances of broad area lasers from these different structures, far to being obvious, allowed us to choose the one that integrates the 160-Å-thickness of quantum-well, for the realization of ridge Fabry-Perot lasers of 3 to 4-µm-of width. We obtained with broad area lasers, as cleaved, with 3-mm cavity lengths, an output power around 5 watts per facet, in continuous bias current around 10 AModellings and electro-optics characterizations performed on ridge Fabry-Perot lasers, allowed to refine DFB lasers at 780 nm, in comparison of the existing building blocks in the lab; we proposed new optimized structures with Large and Super Large Optical Cavities(LOC and SLOC), in terms of optical output power, beam and spectral qualities.The noise measurements with electrical noise modelling, allowed us to extract a value of Hooge’s parameter of 2,1.10^-3, quite in agreement with literature for such lasers, which corresponds to a good material quality and laser technology.Different types of flared SOA have been designed, realized and characterized. The characterizations of various SOA geometries, have given in general, values of gain between 19 dB to 25 dB. With SOAs of types: fully Index Guiding (IG), fully Gain Guiding (GG) and Mixed Guiding (MG), we have respectively obtained 500 mW, 750 mW and 1 W. All the results obtained with these structures are promising for monolithic integration with DFB. Regarding the MOPA, three approaches have been studied. The straight MOPA, the approach of SOA and DFB with 7° tilt(relative to the normal to cleaved facets), and the most complex, but promising approach, integrating the SOA with 7° tilt, and straight DFB, with a bend section between them. By taking into account all the results obtained on Fabry-Perot lasers, DFB, and SOA results, we were able to propose original MOPA designs. The layout drawing has been realized, all the MOPA configurations and additional, DFB and SOA devices, have been included on it. They will be used as test structures for characterizations.

L'os humain est à la fois un matériau (tissu osseux) et une structure (e.g., le fémur). Les traumatismes engendrent des défaillances (fractures) structurelles évidentes de l'os, mais l'intégrité mécanique de celui-ci peut aussi être atteinte d'une manière insidieuse, et non moins dangereuse, par certaines maladies. Très schématiquement, on peut dire que les traumatismes sont la cause de macrofractures (à la structure-os), et les maladies la cause de microfractures (du matériau-os). Celles-ci se développent progressivement en macrofractures, et si des soins ne sont pas prodigués ou efficaces, l'os perd sa fonction de soutien. Cette thèse concerne essentiellement une des maladies de l'os : l'ostéoporose. Pour traiter cette maladie, et/ou prévenir les macrofractures dont elle est à terme la cause, il faut d'abord en faire le diagnostic. Ce problème est compliqué du fait qu'il s'agit d'une caractérisation (essentiellement mécanique) de matériau vivant et qu'il est impératif que le sondage soit de type non-destructif, surtout si l'examen doit se répéter souvent (notamment pour suivre les progrès d'un traitement). Le travail de cette thèse concerne donc le développement de nouvelles méthodes, et/ou l'amélioration de méthodes plus anciennes relatives à l'évaluation non-destructive (END) d'altérations mécaniques du tissu osseux en rapport avec l'ostéoporose. Comme l'END est aussi un terme employé pour la caractérisation de matériaux inertes, le domaine d'application de ce travail dépasse celui des matériaux vivants.