De nombreux efforts fournis sur l’avancement de la technologie de dépôt afin de répondre au besoin des utilisateurs des filtres interférentiels ont donné la naissance à la nouvelle génération des composants optiques. Les progrès techniques permettent de fabriquer les filtres avec la structure particulièrement complexe et atteindre les performances spectrales remarquables, mais aussi soulèvent de nouveaux problèmes au niveau de la diffusion. Les indicatrices de diffusion de ces filtres présentent les variations extrêmement rapides en fonction de l’angle de reprise et de la longueur d’onde, ce qui amoindrit sérieusement les performances des composants. Il est donc d’essentiel d’être capable de caractériser la diffusion lumineuse angulairement et spectralement résolue. L’objectif de cette thèse a alors été de développer l’outil expérimental, déduit pour la métrologie fine de la réponse spectrale et de la diffusion lumineuse. Le travail réalisé a donné naissance au banc SALSA (pour Spectral and Angular Light Scattering characterization Apparatus), un nouveau diffusomètre spectralement et angulairement résolu. Grâce au banc SALSA nous pouvons effectuer les mesures de diffusion sur large gamme spectrale [400 nm -1000 nm] avec la dynamique de 8 décades et la précision meilleure que 1%. Par ailleurs, le banc peut être utilisé pour la mesure de la transmission avec la dynamique de 12 décades, ce qui est performance unique sur l’échèle mondiale. / Due to market demand and technical progresses, a new generation of optical components requires much more sophisticated structures with a great number of layers. These complex structures enable to achieve severe optical performances but, at the same time, enhance light scattering processes. For these reasons, it is essential to develop a metrological tool which provides an accurate quantification of the spectral and angular behavior of scattering losses, with sufficient angular and spectral resolution. In order to face this issue, new investigations were performed during this PhD thesis and led to the development of the new scatterometer SALSA (Spectral and Angular Light Scattering characterization Apparatus). The use of both a broad-band source and a tunable filter allows to accurately select the illumination wavelength and the spectral bandwidth on the whole spectral range of CCD detectivity. Set-up SALSA allows us to perform the measurements of scattering losses on a wide spectral range (400-1000 nm), with high dynamics (>8 decades), high accuracy and low detectivity (a few 10-8 sr-1). Moreover, with set-up SALSA we are able to measure the transmission of interferential filters on the same spectral range, with high accuracy (1%) and a high dynamic (>10 decades, which is a unique performance).

Les implants cochléaires sont des appareils destinés à la réhabilitationdes surdités profondes et totales. Ils assurent la stimulation du nerf auditif en plaçant des électrodes dans la cochlée. Différentes études ont été établis afin d’améliorer l’intelligibilité de la parole dans le bruit chez le patientporteur de cet appareil. Les techniques bilatérales et binaurales permettent dereproduire une audition binaurale, car les deux oreilles sont simulées (commepour les personnes normo-entendantes). Ainsi la localisation et la perceptiondes sons environnants sont améliorées par rapport à une implantationmonaurale. Toutefois, les capacit´es de reconnaissances des mots sont trèsvite limitées en pr´esence de bruits. Nous avons d´evelopp´es des techniquesde r´eduction de bruit afin d’augmenter les performances de reconnaissance.Des améliorations de 10% à 15% suivant les conditions ont été observées. Néanmoins, si la perception est améliorée par les algorithmes, ils focalisent sur une direction, et ainsi, la localisation est alors réduite à l’angle delocalisation. Une seconde étude a alors été effectuée pour mesurer l’effetdes algorithmes sur la localisation. Ainsi, le beamformer donne les meilleurs résultats de compréhension mais la moins bonne localisation. La ré-injectiond’un pourcentage du signal d’entrée sur la sortie a permis de compenser laperte de la localisation sans détériorer l’intelligibilité. Le résultat de ces deux expériences montre qu’il faut un compromis entre laperception et la localisation des sons pour obtenir les meilleures performances. / Cochlear implants are to sail for the rehabilitation of deep and totaldeafness. They provide stimulation of the auditory nerve by placing electrodesin the cochlea. Various studies have been established to improve thespeech intelligibility in noise in the patient of this device. Bilateral andbinaural techniques allow reproducing a binaural hearing, since both earsare simulated (as for normal hearing people). Thus localization and theperception of the surrounding sounds are improved from a monauralimplantation. However, the recognition of the words capabilities are limitedvery quickly in the presence of noise.We developed noise reduction techniquesto increase the performance of recognition. Improvements of 10% to 15%depending on the conditions were observed. Nevertheless, if the perception isenhanced by algorithms, they focus on a direction, and thus the location isthen reduced at the corner of localization. Then, a second study was madeto measure the effect of localization algorithms. Thus, the beamformer givesthe best results of understanding but the less good location. The re-injectionof a percentage of the input to the output signal helped offset the loss of thelocation without damaging the intelligibility.The result of these two experiments shows that it takes a compromisebetween perception and sound localization for best performance.

Ce travail s'inscrit dans la perspective de l'enrichissement des bases de données d'occupation du sol. La description de l'occupation du sol permet de produire des indicateurs environnementaux pour la gestion des écosystèmes et des territoires, en réponse à des besoins sociétaux, réglementaires et scientifiques. Aussi, des bases de données décrivant l'occupation du sol existent à différents niveaux (local, national, européen) ou sont en cours de constitution. Il est toutefois apparu que la connaissance de l'occupation du sol nécessaire pour certaines applications de modélisation de la ville (simulateurs de micro-météorologie, d'hydrologie, ou de suivi de pollutions), voire de suivi réglementaire (imperméabilisation des sols) est plus fine (au niveau sémantique et géométrique) que ce que contiennent ces bases de données. Des cartes de matériaux sont donc nécessaires pour certaines applications. Elles pourraient constituer une couche supplémentaire, à la fois dans des bases de données sur l'occupation du sol (comme l'occupation du sol à grande échelle de l'IGN) et dans des maquettes urbaines 3D.Aucune base de données existante ne contenant cette information, la télédétection apparaît comme la seule solution pour la produire. Néanmoins, du fait de la forte hétérogénéité des matériaux, de leur variabilité, mais aussi des fortes ressemblances entre classes distinctes, il apparaît que les capteurs optiques multispectraux classiques (limités aux 4 canaux rouge - vert - bleu - proche infrarouge) sont insuffisants pour bien discriminer des matériaux. Un capteur dit superspectral, c'est-à-dire plus riche spectralement, pourrait apporter une solution à cette limite. Ce travail s'est donc positionné dans l'optique de la conception d'un tel capteur et a consisté à identifier la meilleure configuration spectrale pour la classification des matériaux urbains, ou du moins à proposer des solutions s'en approchant. Un travail d'optimisation spectrale a donc été réalisé afin d'optimiser à la fois la position des bandes dans le spectre ainsi que leur largeur. Le travail s'est déroulé en deux temps. Une première tâche a consisté à définir et préciser les méthodes d'optimisation de bandes, et à les valider sur des jeux de données de référence de la littérature. Deux heuristiques d'optimisation classiques (l'une incrémentale, l'autre stochastique) ont été choisies du fait de leur généricité et de leur flexibilité, et donc de leur capacité à être utilisées pour différents critères de sélection d'attributs. Une comparaison de différentes mesures de la pertinence d'un jeu de bandes a été effectuée afin de définir le score à optimiser lors du processus de sélection de bandes. L'optimisation de la largeur des bandes a ensuite été étudiée : la méthode proposée consiste à préalablement construire une hiérarchie de bandes fusionnées en fonction de leur similarité, le processus de sélection de bandes se déroulant ensuite au sein de cette hiérarchie. La seconde partie du travail a consisté en l'application de ces algorithmes d'optimisation spectrale au cas d'étude des matériaux urbains. Une collection de spectres de matériaux urbains a d'abord été réunie à partir de différentes librairies spectrales (ASTER, MEMOIRES, ...). L'optimisation spectrale a ensuite été menée à partir de ce jeu de données. Il est apparu qu'un nombre limité de bandes bien choisies suffisait pour discriminer 9 classes de matériaux communs (ardoise - asphalte - ciment - gravier - métal - pavés en pierre - shingle - terre – tuile). L'apport de bandes issues du domaine de l'infrarouge onde courte (1400 - 2500 nm) pour la discrimination des matériaux a également été vérifiée. La portée des résultats chiffrés obtenus en terme de confusions entre les matériaux reste toutefois à nuancer du fait de la très faible représentation de certains matériaux dans la librairie de spectres collectés, ne couvrant donc pas la totalité de leur variabilité / This work was performed in the context of a possible enrichment of land cover databases. The description of land cover is necessary it possible to produce environmental indicators for the management of ecosystems and territories, in response to various societal and scientific needs. Thus, different land cover databases already exist at various levels (global, European, national, regional or local) or are currently being produced. However, it appeared that knowledge about land cover should more detailled in urban areas, since it is required by several city modeling applications (micro-meteorological, hydrological, or pollution monitoring simulators), or public regulations monitoring (e.g. concerning ground perviousness). Such materials maps would be (both semantically and spatially) finer than what is contained in existing land cover databases. Therefore, they could be an additional layer, both in land cover databases (such as in IGN High Resolution land cover database) and in 3D city models. No existing database contains such information about urban material maps. Thus remote sensing is the only solution to produce it. However, due to the high heterogeneity of urban materials, their variability, but also the strong similarities between different material classes, usual optical multispectral sensors (with only the 4 red - green - blue - near infrared bands) are not sufficient to reach a good discrimination of materials. A multispectral sensor or superspectral, that is to say spectrally richer, could therefore provide a solution to this limit. Thus, this work was performed intending the design of such sensor. It aimed at identifying the best spectral configuration for classification of urban materials, or at least to propose sub-optimal solutions. In other words, a spectral optimization was carried out in order to optimize both the position of the bands in the spectrum and their width. Automatic feature selection methods were used. This work was performed in two steps. A first task aimed at defining the spectral optimization methods and at validating them on literature reference data sets. Two state-of-the-art optimization heuristics (Sequential Forward Floating Search and genetic algorithms) were chosen owing to their genericity and flexibility, and therefore their ability to be used to optimize different feature selection criteria. A benchmark of different scores measuring the relevance of a set of features was performed to decide which score to optimize during the band selection process. Band width optimization was then studied: the proposed method consisted in building a hierarchy of bands merged according to their similarities. Band selection was then processed within this hierarchy. The second part of the work consisted in the application of these spectral optimization algorithms to the case study of urban materials. A collection of urban materials spectra was first caught and from various spectral libraries ( ASTER , MEMORIES...). Spectral optimization was then performed on this dataset. A limited number (about 10) of well chosen bands appeared to be sufficient to classify next common materials (slates - asphalt - cement - gravel - metal - cobblestones - shingle - earth – tiles). Bands from short wave infrared spectral domain (1400 - 2500 nm) were shown again to be very useful to discriminate urban materials. However, quantitative results assessing the confusions between the materials must be considered carefully since some materials are very uncommon in the library of collected spectra, and thus their possible variability is not completely considered

Cette thèse concerne l'étude spectrale de l'opérateur de Schrödinger avec champ magnétique et paramètre semi-classique, sur un domaine borné et régulier en dimension 2, avec condition de Neumann au bord. On s'intéresse plus particulièrement au cas où le champ magnétique s'annule sur une union de courbes régulières. L'objectif est de comprendre l'influence d'une annulation du champ et d'expliciter le comportement des basses valeurs propres et des fonctions propres associées lorsque le paramètre semi-classique tend vers 0. Dans cette limite - dite semi-classique - la description précise des éléments propres passe par la compréhension de différents opérateurs modèles sous-jacents. La première partie est consacrée au cas d'un champ magnétique qui s'annule de manière non dégénérée le long d'une courbe régulière simple intersectant le bord du domaine. La deuxième partie concerne le cas d'une annulation quadratique à l'intérieur du domaine. Dans de ces deux cas d'étude, on donne dans un premier temps un équivalent asymptotique de la première valeur propre. La majoration s'obtient par une construction de fonctions tests appropriées tandis que la minoration s'obtient par une méthode de localisation quantique. Ce dernier aspect est délicat car il s'agit de gérer la transition entre des modèles ayant des homogénéités différentes. Dans un second temps, on examine les propriétés de localisation des premières fonctions propres, via des estimées d'Agmon semi-classiques. Ceci permet d'obtenir un développement asymptotique complet des premières valeurs propres, à n'importe quel ordre. Dans le cas d'une annulation quadratique, la thèse est complétée par une étude de l'opérateur modèle pour lequel le lieu d'annulation est une union de deux droites sécantes faisant un angle non nul. Dans la limite petit angle, la structure du spectre est gouvernée un symbole opérateur à deux paramètres. On établit différentes propriétés de ce symbole opérateur et de la fonction de bande associée. Des simulations numériques basées sur la librairie éléments finis Mélina++ ont guidé l'analyse et illustrent les résultats obtenus. Les difficultés numériques - dues aux fortes oscillations de la phase dans l'expression des fonctions propres - sont gérées grâce à une interpolation polynomiale de haut degré. / This thesis is devoted to the spectral analysis of the Schrödinger operator with magnetic field and semiclassical parameter, on a bounded regular domain in dimension two, with Neumann boundary condition. We investigate the case when the magnetic field vanishes along a union of smooth curves. The aim is to understand the influence of the cancellation and to study the behaviour of the lowest eigenvalues and the associated eigenfunctions when the semiclassical parameter tends to 0. In this regime - called the semiclassical limit - the precise description of the eigenpairs requires the understanding of underlying models. In the first part, we consider a magnetic field which vanishes linearly along a smooth simple curve intersecting the boundary. The second part is devoted to the case when the magnetic field vanishes quadratically. In both cases, we firstly give a one term asymptotics of the lowest eigenvalue. The upper bound is obtained by using appropriate test functions whereas the lower bound results from a localisation process. This last aspect constitutes the most difficult part because of the different scales involved. Then we investigate the localisation properties of the first eigenfunctions thanks to semiclassical Agmon estimates. This leads to a full asymptotic expansion of the first eigenvalues. In the case when the magnetic field vanishes quadratically, we study in addition the model operator for which the cancellation set is a union of two straight lines, whose intersection form a non-zero angle. In the small angle regime, the structure of the spectrum is governed by an operator symbol with two parameters. We establish different properties of this symbol and the associated band function. Numerical simulations based on the finite elements library Mélina++ have guided the analysis and illustrate the obtained results. The difficulties of the numerical computations - induced by the high phase oscillations of the eigenfunctions - are circumvented by polynomial interpolation of high degree.

A l'heure actuelle, des méthodes innovatrices complémentaires à l'histopathologie pour le diagnostic de cancer sont en voie de développement. Dans cette perspective, une approche biophotonique telle la micro-imagerie spectrale infrarouge représente une méthode candidate capable de fournir une empreinte biochimique des cellules et des tissus sans étape de marquage. Par conséquent, un nouveau concept d'histopathologie spectrale infrarouge des tissus du côlon a été mis en œuvre afin d'identifier les signatures spectrales spécifiques des structures histologiques du côlon, et d'exploiter ces signatures afin de développer un modèle de prédiction comprenant des marqueurs potentiels pour le diagnostic du cancer du côlon de manière rapide et automatisée. Pour cela, les images infrarouges de différents échantillons coliques (adénocarcinome modérément différencié et non-tumorale) ont été acquises en utilisant un système d'imagerie infrarouge. Un déparaffinage mathématique a été réalisé sur les images spectrales en utilisant l'algorithme « extended multiplicative signal correction » (EMSC). Les données spectrales ont été soumises à une analyse de clustering, afin d'identifier les signatures spectrales spécifiques des tissus du côlon. Ces signatures ont été utilisées pour développer un modèle de prédiction robuste qui a été appliqué sur des échantillons des tissus du côlon inconnus pour l'identification histopathologique. Le modèle de prédiction, a non seulement identifié d'une part les tissus tumoraux inconnus avec une sensibilité de 100%, mais aussi d'autre part des caractéristiques importantes associées à la tumeur telles que le tumor budding et l'association de la tumeur et du stroma. La micro-imagerie spectrale infrarouge en conjonction avec l'analyse statistique multivariée, constituant une approche non destructive et ne nécessitant aucun marquage, démontre le potentiel de cette méthode comme outil complémentaire à l'histopathologie classique pour un diagnostic de cancer automatisé et objectif. / Innovative cancer diagnostic methods complementary to the gold standard histopathology are the need of the hour. In this perspective, the biophotonic approach of infrared spectral micro-imaging is one of the candidate methods capable of providing a biochemical fingerprint of cells and tissues in a label-free manner. Hence, a novel concept of infrared spectral histopathology of colonic tissues has been implemented in order to identify spectral signatures specific of colon histological structures, and to exploit these signatures to develop a prediction model comprising potential diagnostic markers for rapid and automated colon cancer diagnosis. For this, infrared images of colonic samples (moderately differentiated adenocarcinoma and non-tumoral) were acquired using an infrared imaging system. A mathematical deparaffinization was carried out on the spectral images using a modified Extended Multiplicative Signal Correction (EMSC) algorithm. The spectral data was subjected to clustering analysis in order to identify spectral signatures specific of colonic tissues. These signatures were used to develop a robust prediction model which was applied on unknown colonic tissue samples for histopathological identification. The prediction model not only identified the unknown tumoral tissues with 100 % sensitivity, but also some important tumor associated features such as tumor budding and tumor stroma association. Infrared spectral micro-imaging in conjunction with multivariate statistical analysis constituting a non-destructive and label-free approach, demonstrates the potential as a novel complementary tool to conventional histopathology for an automated and objective cancer diagnosis.

Les travaux réalisés au cours de cette thèse portent sur la conception neutronique de configurations expérimentale destinées à améliorer la connaissance de paramètres neutroniques, en particulier les données nucléaires dans une gamme de spectres neutroniques élargie, dans le futur réacteur de puissance nulle ZEPHYR. La grande flexibilité expérimentale attendue de ce réacteur présente un défi majeur lié à la présence obligatoire d’une zone en eau périphérique. Or, répondre aux besoins des réacteurs électronucléaires nécessite de reproduire fidèlement leurs caractéristiques neutroniques dans les zones de mesure. L’enjeu est alors de comprendre puis réaliser une adaptation spectrale efficace entre la périphérie et la zone de mesure, et de l’appliquer pour des configurations dédiées aux réacteurs de Générations II, III et IV.Dans un premier temps les couplages thermique-rapides ont été étudiés, stimulés par le développement des réacteurs rapides de Génération IV. De telles configurations ayant été réalisées par le passé, le travail réalisé a visé à produire une démarche rigoureuse de conception permettant de s’assurer de l’indépendance neutronique de la zone centrale rapide vis-à-vis de la zone thermique périphérique. Une configuration optimisée a pu être définie et des déclinaisons permettent de cibler préférentiellement les sections efficaces d’absorption ou de diffusion lors de mesures d’oscillations d’échantillons dans un canal expérimental dédié, situé au centre du massif. Des premières études relatives à la sûreté de cette configuration optimisée ont également été réalisées afin de justifier sa faisabilité pratique.Dans un second temps, les principes d’adaptation spectrale sont appliqués pour cibler le domaine énergétique entre 10 eV et 10 keV. Ce domaine ne vise pas un soutien direct à un concept de réacteur mais à pallier au manque de mesures dans cette zone, notamment pour les aspects de sûreté/criticité.Enfin, l’étude de sensibilité aux données nucléaires des effets en réactivité mesurés au centre de ces configurations reste un problème ouvert auquel cette thèse apporte une contribution au travers d’une modélisation théorique. / This PhD thesis focuses on the neutronics design of experimental configurations to improve knowledge on neutronical parameters, in particular nuclear data in enlarged spectrum energy domains, in the future Zero Power Reactor ZEPHYR. Its awaited high spectral flexibility faces a major challenge due to the presence of a peripheral water zone. Answering the needs of current and future electronuclear reactor fleet requires a faithful reproduction of their neutronical characteristics in the measurement zone. Then, the issue is to understand how to design an efficient spectral adaptation between the periphery and the experimental zone, and to apply it on Generations II, III and IV dedicated configurations.As a first step, fast-thermal coupled cores were studied in order to support the development of Generation IV fast reactors. Such configurations had been previously realized, but our work intends to provide a rigorous design approach to insure the neutronical independence of the fast central zone regarding the peripheral thermal zone. An optimized configuration has been defined; some adaptations allow to target either absorption or scattering cross-sections during dedicated sample oscillation campaigns. Preliminary safety studies associated to the safe operation of this optimized configuration have also been realized in order to justify its practical feasibility.A second step used the spectral adaptation principles to target the 10 eV to 10 keV energy domain. Even though this domain is not directly related to a concept of reactor, it suffers from a lack of dedicated experiments despite several applications, in particular for criticality/safety issues.Finally, the sensitivity calculations of reactivity effects to nuclear data measured in the centers of these configurations still remains an unresolved problem to which this PhD thesis brings a contribution thanks to a theoretical modelling.

Les infections urinaires (IUs) sont un motif très fréquent de consultation et de prescription d’antibiotique en médecine générale. Le choix de l’antibiotique repose sur les caractéristiques du patient, la susceptibilité des germes aux antibiotiques et des analyses de coût. Cette démarche thérapeutique est devenue de plus en plus complexe en raison de l’augmentation des résistantes aux antibiotiques. Dans ce contexte, mon travail de thèse repose sur deux principales études :A partir des données d’IMS-health France, une analyse spectrale des ventes d’antibiotiques urinaires a montré l’existence d’une saisonnalité annuelle entre 2001 et 2012 avec des pics estivaux. A partir des données de recherche de Google en France et dans six autres pays, le même phénomène a été observé. Ceci représente un argument en faveur d’une saisonnalité des cystites aigues simples.Une étude a été mise en place, visant à estimer l’incidence des IUs à germes résistants et à déterminer les facteurs associés à l’acquisition de ces germes. Un taux d'incidence annuel des IUs présumées en médecine générale a été estimé à 3 200 pour 100 000 femmes en France [IC 95%: 2 400-4 000], avec un taux d'incidence annuel des infections urinaires à E. coli résistant au fluoroquinolone en médecine générale à 102 pour 100 000 femmes en France [IC 95%: 30-50]. Les facteurs associés aux IU à entérobactéries résistantes à plus de trois classes d’antibiotique étaient l'utilisation de la pénicilline par la patiente (OR = 3,1 ; [1,2-8,0]), avoir fourni un hébergement à un résident d'un pays à haut risque de résistance aux antibiotiques (OR = 4,0 [1,2-15,1]) et la consommation de viande crue (OR = 0,3 ; [0,1-0,9]). / Urinary tract infections (IUs) are a frequent reason for consultation and prescription of antibiotics in general practice. The choice of the antibiotic is based on the patient’s characteristics, the antibiotic susceptibility of bacteria and cost analyzes. This therapeutic approach has become increasingly complex due to the increase in antibiotic resistance. In this context, my thesis is based on two main studies:From the data of IMS health France, a spectral analysis of urinary antibiotic sales was shown the existence of an annual seasonality between 2001 and 2012 with summer peaks. The same phenomenon was been observed from Google search data in France and in six other countries. This is an argument for seasonality in acute cystitis.Another study was set up, to estimate the incidence of resistant germs in IUs and identify factors associated with the acquisition of these germs. An annual incidence rate of IUs in general practice was estimated at 3,200 per 100,000 women in France [95% CI: 2,400-4,000], with an annual incidence rate of IUs due to E. coli resistant to fluoroquinolone in general practice at 102 per 100,000 women in France [95% CI: 30-50]. Factors associated with IU due to Enterobacteriaceae resistant to more than three classes of antibiotic were having used penicillin by the patient (OR = 3.1; [1.2 to 8.0]), having provided accommodation to a resident of a country at high risk for antibiotic resistance (OR = 4.0 [1.2 to 15.1]) and raw meat consumption (OR = 0.3; [0.1-0.9] ).

Nous considérons dans cette thèse la discrétisation par la méthode spectrale et la simulation numérique de l'écoulement d'un fluide visqueux incompressible occupant le domaine ? modélisé par les équations de Navier-Stokes. Nous avons choisi de les coupler avec l'équation de la chaleur dans le cas ou la viscosité dépend de la température avec des conditions aux limites portant sur la vitesse et la température.La méthode s'avère optimale en ce sens que l'erreur obtenue n'est limitée que par la régularité de la solution. Elle est de type spectrale. Nous donnons des estimations d'erreur a priori optimales et nous confirmons l'étude théorique par des résultats numériques. Nous considérons aussi les équations de Navier-Stokes/chaleur instationnaires dont nous proposons une discrétisation en temps et en espace en utilisant le schéma d'Euler implicite et les méthodes spectrale. Quelques expériences numériques confirment l'intérêt de la discrétisation. / In this thesis we consider the discretization by spectral method and the numerical simulation of a viscous incompressible fluid in the domain ?, the model being the Navier-Stokes equations. We have chosen to couple them with the heat equation where the viscosity of the fluid depends on the temperature, with boundary conditions which involve the velocity and the temperature. The method is proved to be optimal in the sense that the order of convergence is only limited by the regularity of the solution. The numerical analysis of the discrete problem is performed and numerical experiments are presented, they turn out to be in good coherence with the theoretical results. Finally, we consider the unsteady Navier-Stokes/heat equations which models the time-dependent flow. We propose a discretization of this problem that relies on a backward Euler's scheme in time and spectral methods in space and present some numerical experiments which confirm the interest of the discretization.

Cette thèse se donne comme ambition de montrer que la simulation numérique de transfert de chaleur et de masse dans un milieu poreux, peut être traitée de manière efficace par un programme de calcul basé sur une discrétisation spatiale de type spectral. La méthode spectrale s'avère optimale en ce sens que l'erreur obtenue n'est limitée que par la régularité de la solution. Le point de départ de cette étude est le système des équations de Darcy non linéaire et non stationnaire qui modélise l'écoulement instationnaire d'un fluide visqueux dans un milieu poreux quand la perméabilité du milieu dépend de la pression. Le deuxième problème proposé est le transfert de la chaleur dans un milieu poreux décrit par un couplage des équations de Darcy avec l'équation de la chaleur. Dans la dernière partie, la concentration de masse est prise en compte dans le milieu, nous décrivons un problème non linéaire instationnaire qui modélise le transfert de chaleur et de masse dans un milieu poreux.Dans les trois problèmes proposés, les résultats d'existence et unicité sont établis. Puis les problèmes discrets correspondants sont décrits. Nous avons prouvé des estimations d'erreur a priori et nous avons confirmé l'étude théorique par des résultats numériques. / This thesis aims to show that the numerical simulation of heat and mass transfer in porous media can be effectively treated by a numerical program which is based on a space discretization of spectral type. The spectral method is optimal in the sense that the error obtained is only limited by the regularity of the solution. The starting point of this study is the system of nonlinear unsteady Darcy equations that models the unsteady flow of a viscous fluid in a porous medium when the permeability of the medium depends on the pressure. The second problem which we study models transfer of heat in a porous medium which is described by Darcy equations coupling with the heat equation. In the last part, the concentration of mass is taken into account in the medium, we describe a nonlinear problem that models unsteady transfer of heat and mass in porous media. In the three proposed problems, the results of the existence and the uniqueness are established. Then the corresponding discrete problems are described. We prove the error a priori estimates and we confirm the theoretical study with numerical results.

Au cours de dix dernières années la science aux attoseconde ou Physique au champ-fort a été l’objet d’un fort développement. La production d’impulsions laser énergétiques de courte durée à haute cadence et stabilisées en CEP constitue la première étape pour accéder aux dynamiques ultra-rapides caractérisant l’interaction de la matière avec une source de lumière cohérente, intense et ultra-rapide. Le travail de cette thèse consiste à améliorer globalement les performances d’un système laser Ti:Sa à haute cadence optimisé pour la génération des impulsions attoseconde. Nous avons développé une nouvelle configuration de cavité régénérative fonctionnant à 10 kHz qui permet une meilleure gestion des effets thermiques dans le cristal. En sortie de l’amplificateur les impulsions atteignent des valeurs de puissance de 5 W en bande étroite (35 fs), ou 2.7 W en bande spectrale large permettant une compression des impulsions proche de 17 fs. La CEP des impulsions en sortie d’amplificateur a été stabilisée ; le bruit résiduel mesuré tir-à-tir est de 210 mrad pendant trois heures.L’amplificateur peut supporter également le fonctionnement en mode accordable, en sélectionnant des spectres de 30 à 40 nm de largeur à mi-hauteur et en accordant leur longueur d’onde centrale dans une gamme de 80 nm autour de 800 nm. Nous avons conçu et mis en fonctionnement un amplificateur multi-passages non-cryogéné à imagerie par lentille thermique pour accroître la puissance des impulsions jusqu’à 10 W à une cadence de 1 kHz. Le régime de forte saturation d’amplificateur garantit une variation négligeable (±3% pic à pic) de la puissance des impulsions en sortie du module, face à une variation importante de la puissance en entrée (±25% pic à pic) sur la bande spectrale accordable. L’amplification peut encore être plus importante grâce à une ligne d’amplification à refroidissement cryogénique, qui permet d’atteindre des puissances au niveau TW, à la cadence de 1 kHz, tout en maintenant un régime de courte durée (17.5 fs) et stabilité en CEP (350 mrad de bruit résiduel tir-à-tir). Nous proposons aussi une étude des sources de bruit de CEP dans les modules hautement dispersifs: nous avons conçu une nouvelle approche numérique sur la base d’un logiciel de tracé de rayon commercial (Zemax) pour évaluer les variations de CEP dans les modules contenant réseaux de diffraction. / The last decade has seen a lot of progress in attosecond science or in strong field physics. Generating energetic, few-cycle laser pulses with stabilized Carrier-Envelope Phase at high repetition rate constitutes the first step to access the ultra-fast dynamics underlying the interaction of matter with intense, ultrashort coherent light source. The work of this thesis consists in globally improving the performances of a high repetition rate Ti:Sa laser system optimized for attosecond science. We present an original 10 kHz Ti:Sa CPA laser based on an newlydesigneddouble-crystal cavity for thermal lensing management. The amplifier delivers up to 5 W in narrow band mode (35 fs pulses), or 2.7 W in broad band mode, supporting 17 fs pulses after temporal compression. We demonstrate shot-to-shot CEP stabilization with a remaining noise of 210 mrad over three hours at the front-end output. In parallel to the short pulse duration operation mode, it is possible to use the front end in a wavelength tunability mode within a 80 nm range around 800 nm, with a resolution of 1 nm and 30 to 40 nm of bandwidth. We designed and demonstrated a complete water-cooled lens-less multipass amplifier using thermal lensing for modeadaptation boosting the pulse energy up to 10mJ at 1 kHz repetition rate (up to 10 W). The saturation regime of the amplifier ensures negligible variation (±3% peak to peak) of the output power for significant variation of the input power (±25% peak to peak) over the tunability range. The energy scalability of the front-end is demonstrated by coupling its output to cryogenically cooled amplifier, delivering 1 kHz, TW-class pulses at 17.5 fs and CEP stabilized with a residual noise of 350 mrad. A study of CEP noise sources in high dispersive module is also addressed, proposing a numerical approach based on a commercial ray-tracing software (Zemax) for predicting CEP fluctuation in grating based modules.