Thesis (doctoral)--University of Helsinki, 1999. / Includes bibliographical references. Also available on the World Wide Web.

Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2009. / Bibliogr.: f. 127-129. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Diss.--Delft University of technology, 1999. / Bibliogr. à la fin des chapitres.

Th.--Sci. phys.--Perpignan, 1977.

Th. 3e cycle--Phys. et instrumentation à basses températures--Grenoble 1, 1978. N°: 112.

Le rachis lombaire est à la fois capable de répondre à des exigences de stabilité pour protéger les structures neurologiques ou ostéo-ligamentaires et de mouvement pour assumer les gestes de la vie quotidienne, professionnelle et sportive. La lombalgie, pathologie multifactorielle, s'accompagne de perturbations musculaires, réflexes ou comportementales. La complexité de ces adaptations explique pourquoi il est encore difficile de savoir comment un sujet devient lombalgique ou pourquoi il le reste. Ce travail de recherche s'est focalisé sur l'étude de certaines adaptations du rachis lombaire en situation aiguës ou chroniques. Les objectifs étaient d'analyser l'influence (i) des tissus de soutien sur le comportement musculaire lombaire (ii) du gainage abdominal sur l'efficience des membres inférieurs, (iii) de la fatigue des érecteurs spinaux sur la réponse réflexe chez le sujet sain et (iv) d'un programme de rééducation chez le lombalgique. Les résultats obtenus soulignent le rôle central de l'effecteur neuromusculaire lombaire. Le maintien de certaines postures entraîne des adaptations mécaniques (pression intramusculaire) et métaboliques (oxygénation musculaire) limitant l'efficience des érecteurs spinaux. Le renforcement abdominal, probablement par son action stabilisatrice lombaire, modifie la raideur du système tronc -membres inférieurs et peut-être l'aptitude au saut vertical. Une fatigue lombaire induite provoque une adaptation réflexe chez le sujet sain (gain d'amplitude et peut-être de latence) pour compenser la perte de force. Enfin, un programme de restauration fonctionnelle permettrait, chez le lombalgique chronique, de modifier les capacités d'anticipation en limitant les activations musculaires exagérées et la réponse réflexe à une perturbation, évoquant l'émergence de nouvelles stratégies d'adaptation. Ce travail suggère la possibilité de nouvelles approches dans un cadre sportif ou médical. / The lumbar spine is able to meet both stability requirements for protecting neurological and osteoligamentous spine structures and movement requirements for performing professional, sports, and daily life activities. Low back pain, a multi-factorial disease, is associated with abnormal muscle function, neuromuscular alterations, and adverse behavioural reactions. The complexity and the variability of all these changes explain why the exact cause of back pain remains unknown. This thesis focused on the study of the lumbar spine adaptations in various acute or chronic situations. The goal was to explore (i) the influence of posture and passive contributions on paraspinal muscle pressure and oxygenation adaptations, (ii) the consequences of abdominal reinforcement on trunk and leg stiffness, (iii) the effects of induced paraspinal fatigue or (iv) rehabilitation programs on reflex modulation in healthy subjects and chronic low back pain patients, respectively. The results emphasize the central role of the neuromuscular lumbar effector. Maintaining certain postures causes mechanical and oxygenation paraspinal muscular changes that may explain passive limitations on paraspinal muscle efficiency; the modifications induced by abdominal training in healthy subjects suggest a possible role of the spine on trunk and leg stiffness changes; a paraspinal muscle fatigue paradigm illustrates the reflex modulation which compensates a loss of force; finally, a functional restoration program designed for chronic low back pain disorders targets neuromuscular behaviour changes via modulation of the trunk reflex response, thus advocating a possible way to increase the range of control strategies. This work opens the door for new therapeutic strategies.

Malgré le caractère indirect de sa bande interdite, le germanium est un bon candidat comme source de lumière pour la photonique silicium puisque l'application de déformations en tension réduit l'écart entre l'énergie de son gap direct et celle de son gap indirect. Cependant, l'application de très fortes déformations soulève un certain nombre de questions, tant d'un point de vue technologique que de la connaissance des propriétés de ce matériau. Après avoir posé les bases théoriques du problème, deux approches pour déformer le germanium sont employées : la première utilisant des nanofils crus selon le mécanisme Vapeur-Liquide-Solide, la seconde utilisant une micro-structuration de substrats de germanium sur isolant.Pour la première, une étude du dopage n des nanofils crus par CVD en utilisant des mesures électriques 4 pointes et la spectroscopie EDX révèle que ceux-ci atteignent une concentration atomique en phosphore de 7 1019 cm-3, ceux-ci étant complètement activés. Un procédé de micro-fabrication est ensuite utilisé pour mettre en tension des nanofils uniques, ce qui permet d'atteindre 1.5 % d'élongation uniaxiale mesurée par micro-diffraction de rayons X. La déformation est corrélé à une mesure du gap direct par spectroscopie de photocourant, en bon accord avec les prédictions théoriques de la littérature.Le dernier chapitre présente le procédé de fabrication de structures obtenues par amplification de la contrainte résiduelle des couches de germanium sur isolant. La diffraction de rayon X, couplée à la spectroscopie Raman, révèle qu'elles atteignent 4.9 % d'extension uniaxiale et 1.9 % d'extension biaxiale. La relation entre le décalage Raman et la déformation diffère significativement des modèles publiés dans la littérature au delà de quelques pourcents de déformation. Enfin, la mesure des transitions directes avec les bandes de trous lourds et légers par spectroscopie d'électro-absorption montre que leur dépendance en déformation s'avère ne plus être en complet accord avec la théorie des potentiels de déformation au-delà de 2 % mais en accord avec des prédictions effectués par modèle des liaisons fortes. / Despite the indirect nature of its bandgap, germanium is a promising candidate as a potential light source for silicon photonic, since the application of tensile strain reduces the energy difference between its direct and indirect bandgaps. However, the application of very large strains raises a number of issues, from a technological point of vue as well as for the determination of the material properties. After laying the theoretical fondations of this problem, two straining approaches are employed : the first one using nanowires grown by the Vapor-Liquid-Solid mechanism, the second using micro-structuration of germanium-on-insulator substrates.For the first one, a study of the n-type doping of CVD-grown nanowires using 4-probes electrical measurements and EDX spectroscopy reveals that they reach a phosphorus atomic concentration of 7 1019 cm-3, these dopants being fully activated. A micro-fabrication process is then used to apply tensile strain to single nanowires, reaching 1.5 % uniaxial stretch measured by X-ray micro-diffraction. The strain measurement is correlated with a direct bandgap measurement by photocurrent spectroscopy, leading to a good agreement with theoretical predictions from the literature.The last chapter describes the fabrication process of structures obtained by amplification of the residual stress of germanium layers on insulator. X-ray diffraction, coupled to Raman spectroscopy, reveals that the structures reach 4.9 % uniaxial stretch and 1.9 % biaxial stretch. The relation between Raman-shift and strain differs significantly from models published in the literature above a few percents of strain. Finally, the measurement of the direct transition with the light- and heavy-holes bands by electro-absorption spectroscopy shows that their strain dependence is not in complete agreement with the deformation potential theory above 2 % but in agreement with predictions from tight-binding simulations.

Les comètes sont les vestiges de la "nébuleuse solaire", c'est-à-dire du disque proto-planétaire qui a engendré notre système solaire. Elles sont composées de glaces et de poussières contenant des matériaux et molécules organiques ainsi que des minéraux. La composition des comètes reflète au premier ordre celle des glaces interstellaires. Toutefois, cette filiation n'est pas avérée. Au cours de la période pré-accrétionelle, le matériau cométaire a potentiellement subi l'action de nombreux processus physiques (chauffage, irradiation UV et particulaire) qui ont nécessairement altéré sa structure et sa composition.L'objectif ce cette thèse est de mieux comprendre, grâce à des expériences de laboratoire, l'effet des processus de chauffage et d'irradiation ionique sur des analogues de matière cométaire (glaces et matériaux carbonés). Une partie de ces expériences porte sur l’évolution de la deutération des molécules organiques lors du réchauffement des glaces. Elles ont été menées à l’IPAG (Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble) et au PIIM (Laboratoire de Physique des Interactions Ioniques et Moléculaires) à Marseille. Elles démontrent qu'un équilibrage isotopique a lieu au cours de la cristallisation, sur des échelles de temps de l'ordre de l'heure à des températures supérieures à 120 K, pour les groupements chimiques capables de former des liaisons hydrogènes avec l'eau (groupements -OH et -NH2). Cet équilibrage efface ainsi le fractionnement initial de certaines molécules, ou certains groupements chimiques, dans la phase post-sublimation. Ce résultat permet en particulier d'expliquer la deutération sélective des isotopologues du méthanol dans les cœurs chauds des proto-étoiles.Un second volet de la thèse a porté sur l'étude de la formation de la matière organique réfractaire présente dans les astéroïdes et les comètes. Des expériences de chauffage et d’irradiation ont été menées à l'IPAG, au GANIL (Grand accélérateur national d’ions lourds) à Caen, et au CSNSM (Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière) à Orsay. Nous montrons qu'un chauffage au-delà de 400° C de précurseurs simples permet la formation de carbones désordonnés polyaromatiques dont la structure est proche de celle observée dans les objets primitifs du système solaire. Les effets de l’irradiation ionique sont plus difficiles à évaluer car ils dépendent du pouvoir d'arrêt des précurseurs cibles et des ions projectiles. Des contraintes sur les doses nucléaires maximales reçues par la matière primitive sont néanmoins déduites (D<14 eV/atome). In fine, ces simulations démontrent qu'un processus de chauffage apparaît comme beaucoup plus probable que les processus radiolytiques, mais une combinaison des deux ne peut pas être exclue.Enfin, cette thèse a bénéficié des premières données in situ de la mission spatiale européenne ROSETTA en orbite autour de la comète Churyumov-Gerasimenko (67P) de juillet 2014 à septembre 2016. L’analyse des données du spectro-imageur VIRTIS-M a permis de montrer qu’un matériau organique semi-volatile, contenant notamment des acides carboxyliques, est présent de manière quasi-homogène sur toute la surface de la comète 67P. / Comets are remnants of the "solar nebula", i.e. the protoplanetary disk from which our solar system formed. They are composed of ice and dust containing minerals and organic materials and molecules. The comets' composition reflects at the first order that of interstellar ices. However, this relationship has not been proven. During the pre-accretional phase, the comet material has potentially undergone the action of many physical processes (heat, UV and particule radiation) which have undoubtedly altered its structure and composition.This thesis objective is to better understand, through laboratory experiments, the effect of heating and ion irradiation processes on cometary matter analogues (ice and carbonaceous materials). Some of these experiments focuses on the evolution of the organic molecules deuteration during ice heating. They were conducted at the IPAG (Institute of Planetology and Astrophysics of Grenoble) and the PIIM (Physics Laboratory of Ionic and Molecular Interaction) in Marseille. They demonstrate that isotopic equilibration takes place during crystallization, on a timescale of an hour at temperatures above 120 K, for the chemical groups capable of forming hydrogen bonds with water (OH and NH2 chemical groups). Thus, this equilibration erases the initial fractionation of certain molecules or certain chemical groups, during the post-sublimation phase. This result explains in particular the selective deuteration of isotopologues methanol in protostars hot cores.A second part of the thesis focused on the study of the formation of refractory organic matter found in asteroids and comets. Heating and irradiation experiments were conducted at the IPAG, at the GANIL (Grand National Accelerator heavy ion) in Caen, and the CSNSM (Nuclear Sciences Centre and the Material Sciences) in Orsay. We show that heating simple precursors above 400° C allows the formation of disordered polyaromatic carbons whose structure is close to that observed in the primitive objetcs of the solar system. Ion irradiation effects are more difficult to assess because they depend on the stopping power of precursors target and projectile ions. Nevertheless, constraints on maximum nuclear doses received by primitive matter are deducted (D>14 eV/atom). Ultimately, these simulations demonstrate that heating processes appear to be much more likely than radiolytic processes, but a combination of the two can not be ruled out.

La réaction de transestérification des huiles végétales avec de l'éthanol permet la production d’esters éthyliques dont les applications industrielles sont, à ce jour, essentiellement cosmétiques ou alimentaires. Pour ouvrir le champ des applications aux biocarburants (pour substituer les carburants actuels issus de ressources fossiles), il est apparu nécessaire de développer un procédé de transestérification plus performant pour être économiquement rentable. Selon le schéma réactionnel et les propriétés thermocinétiques du système, les limites des procédés batchs existants pourraient être franchies en utilisant des procédés continus. Le système étudié est complexe en raison des changements d’équilibres de phase notamment et de la présence simultanée de différents phénomènes (mélange, transferts de chaleur et de matière, réactions principales et compétitives) qui doivent être précisément contrôlés. Pour concevoir correctement un procédé continu et acquérir de nombreuses données, les microréacteurs apparaissent comme un outil approprié à cette transposition. Dans ce travail, nous avons transposé la réaction batch dans un dispositif microstructuré continu (tube PFA de diamètre interne 508 μm) induisant un meilleur contrôle des transferts de chaleur et de matière. L’étude de l’influence des conditions de fonctionnement (débits des réactifs, rapport molaire initial huile/éthanol, température…) a permis de trouver des paramètres réactionnels favorables qui permettent d’atteindre des conversions et rendements élevés. Dans ces conditions, nous avons montré qu’il est possible d’acquérir des données cinétiques dès les premières secondes de réaction, ce qui n’était pas réalisable en réacteur batch conventionnel. Pour acquérir ces données en batch et en microréacteurs, nous avons développé une méthode d’analyse en ligne par spectroscopie proche infrarouge en s’appuyant sur la chromatographie en phase gazeuse comme méthode de référence. Des modèles PLS ont alors été établis pour quantifier en ligne les teneurs en composés majoritaires lors de la réaction de transestérification de l’huile de tournesol hautement oléique avec l’éthanol. A partir de ces données, les phénomènes mis en jeu ont été modélisés et les constantes cinétiques ainsi que les coefficients de transfert de cette réaction ont été déterminés. Le modèle a ensuite été utilisé pour simuler des réactions avec d’autres conditions opératoires et il nous a permis de travailler sur la séparation des produits de la réaction. / Transesterification reaction of vegetable oil with ethanol leads to ethyl esters, used to date for applications principally in food and cosmetic industry. To open the application field to biofuels (to substitute current fuels resulting from fossil resources), process efficiency has to be developed to be economically profitable. According to the reaction scheme and thermokinetic properties, limits of current batch processes can be overcome by carrying out continuous processes. The studied system is complex due in particular to phase equilibrium changes as well as simultaneous presence of various phenomena (mixing, heat and mass transfers, principal and competitive reactions) which have to be precisely controlled. Therefore, microreactors appear as the appropriate tool for transposition to a continuous process and acquisition of numerous data. In this work, batch reaction was transposed to a micro-scaled continuous device (PFA tube of 508 μm internal diameter), inducing better heat and mass transfer. Study of the influence of the operational conditions (reactants flow, initial ethanol to oil molar ratio, temperature...) revealed the favourable reaction parameters necessary to reach high conversions and yields. In these conditions, we showed the possibility of acquiring kinetic data at the first seconds of the reaction, which was not feasible in a conventional batch process. To acquire data in batch and microreactors, an on-line analysis method by Near InfraRed (NIR) spectroscopy was developed by using gas chromatography as a reference method. PLS models were then set up to quantify the major compounds contents on-line during the transesterification reaction of high oleic sunflower oil with ethanol. These data were used to model occurring phenomena and to determine kinetic constants and transfer coefficients. The model was subsequently used to simulate reactions with other operational conditions and also to work on the separation of reaction products.

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