L'étude des états moléculaires à énergie élevée est à la frontière entre divers domaines des sciences qui relèvent de la physique/chimie (mécanique quantique, calcul ab initio des structures électroniques, spectroscopie à haute résolution, physique atmosphérique) et de la dynamique des systèmes complexes. Pour bien interpréter les données expérimentales il y a un fort besoin de modèles théoriques utilisant les algorithmes mathématiques efficaces qui peuvent décrire des spectra avec une haute précision. Le projet de ce travail en co-tutelle est axé vers le développement de modèles et des outils théoriques qui soient adaptés à une description des états du mouvement nucléaire de molécules très excitées. L’objectif est d’accompagner les analyses des spectres et de permettre une modélisation suffisamment précise des mesures expérimentales. Le développement des algorithmes mathématiques et outils informatiques, leurs optimisations, programmations et applications pour des problèmes atmosphérique et environnementales représente le sujet central de la thèse, qui doit s’appuyer sur les compétences du candidat en mathématique appliquée / programmations scientifique et en spectroscopie moléculaire. Des méthodes mathématiques sont considérées dans le contexte des tâches physiques suivantes: 1) Construction et ajustement des modèles d'Hamiltonians effectifs pour décrire un grand nombre des transitions ro-vibrationnelles de protoxyde d'azote (N2O). 2) Construction de modèles analytiques de surface d'énergie potentielle (SEP) d'ozone (O3) à partir de calculs ab initio et ajustements aux données expérimentales vibrationnels. 3) Amélioration d'algorithme des transformations contactes (TC) pour calculer spectra des molécules poly-atomiques avec signifiant nombre des atomes. / The studies of highly excited molecular states are located on the frontier between different scientific domains involving physics / chemistry (quantum mechanics, ab initio electronic structure calculations, high-resolution spectroscopy, atmospheric physics) and dynamics of the very complex molecular systems. For good interpreting of this kind of data it is necessary to have theoretical models which are based on optimized algorithms permitting to predict the experimental data with acceptable precision. The subject of this work is focused in the field of development of theoretical models and algorithms which are adapted to the description of states of the nuclear movements of molecules in highly excited states. Our main goal is to provide efficient computational means to perform spectral analyses and to model the spectroscopic experimental measurements with good accuracy. This task includes developing and enhancing mathematical algorithms, creating and optimization of the necessary field-specific software for applications to the environmental and atmospheric problems. The tasks are in the following competences of the candidate: applied mathematics, scientific programming and molecular spectroscopy.Mathematical methods are considered in the context of the following physical tasks: 1) Construction and fitting of the models of effective Hamiltonians for description of high number of ro-vibrational transitions of nitrous oxide (N2O). 2) Construction of analytical models of the potential energy surface of ozone (O3) using ab initio calculations and fittings to experimental vibrational data. 3) Improvement of the algorithm of contact transformations (CT) aimed at the calculation of ro-vibrational spectra of polyatomic molecules with significant number of atoms.

L'évolution de la législation en matière de valorisation des déchets organiques incite au développement de filières de valorisation, parmi lesquelles le compostage présente un intérêt d'amendement pour les sols, lié notamment à la présence de substances humiques. La matière organique (MO) est une composante importante du sol en raison de son rôle dans les équilibres physiques, chimiques et biologiques, ainsi que par son implication dans le comportement des métaux et métaux traces (MMT). Les objectifs de cette thèse étaient de développer une approche méthodologique afin de caractériser la MO du sol (MOS) et étudier son évolution spatio-temporelle suite à l’apport d’un compost sur une année et 2 profondeurs, et d'approcher son impact sur le comportement des MMT. Une procédure d’extraction séquentielle en 4 étapes (eau, acide, soude, pyrophosphate) a été réalisée afin de fractionner la MOS. Des analyses quantitatives et qualitatives, ont été effectuées sur les extraits. La procédure de fractionnent chimique a permis de distinguer plusieurs catégories de composés organiques (labiles, fulviques et humiques plus ou moins aromatiques). Les analyses quantitatives et les réponses spectrales sur les extraits ont révélé un effet compost essentiellement les trois premiers mois après l’épandage et en été, avec un impact des paramètres climatiques au cours de l'année, mais pas au-delà de 15 cm. Le compost peut apporter au sol une charge supplémentaire en MMT, notamment potentiellement mobilisables, avec un risque de contamination modéré, mais non négligeable lié aux effets potentiels d’accumulation et de concentration sur le long terme. / The evolution of the legislation regarding the valorization of biowaste (green manure) induces the development of valorization chains, among which amending soils with compost is of particular interest, due to the presence of humic substances. Organic matter (OM) is an important component of the soil due to its physical, chemical and biological participation, and its implication in the behaviour of metals and trace metals (MTM).The aims of this thesis were to develop a methodological approach to characterize OM of soil (SOM) and to study its spatiotemporal evolution over one year at two different depths following the addition of compost, and its impact on the behaviour of MTM. A 4-step sequential extraction procedure (water, acid, sodium hydroxide, pyrophosphate) was used to the SOM fractionation. Quantitative and qualitative analysis were applied on extracts. Solubilization kinetics of MTM was also carried out to refine the study of their mobility.The chemical fractionation procedure allowed distinguishing several classes of organic compounds (labile, fulvic and humic with various aromaticity). Quantitative analyzes and spectral responses of the extracts revealed an effect of the compost (organic carbon, metals, aromaticity and molecular weight compounds) essentially during the first three months after spreading and during the summer period, with a climate parameter effect during the year, but not beyond 15 cm of depth. Compost can bring to the soil an additional load of MTM, including potentially mobilized forms, with a moderate, but not negligible risk of contamination, due to the potential effects of accumulation and concentration over the long term.

Les facteurs spectroscopiques nous renseignent sur l'occupation des couches nucléaires et peuvent être extraits par des réactions directes comme le transfert à basse énergie et le knockout aux énergies intermédiaires. L’étude récente de noyaux radioactifs de la couche sd ayant une large différence d'énergie de séparation, DeltaS=Sp-Sn~20 MeV, montre que les sections efficaces d’arrachage d’un nucléon très lié sont considérablement réduites par rapport aux prédictions théoriques. Cette tendance n’est pas observée pour des noyaux moins exotiques, jusqu’à DeltaS~12 MeV, par réaction de transfert (d,p).Pour comprendre l'origine de cette réduction, nous avons réalisé deux expériences complémentaires sur un noyau présentant une large différence d’énergie de séparation l’14O : (i) le knockout d'un nucléon au NSCL, 14O (53 MeV/n) et 16C (75 MeV/n), sur une cible de 9Be; (ii) le transfert d'un nucléon avec le faisceau d’14O à 18 MeV/n de SPIRAL, 14O(d,t)13O et 14O(d,3He)13N, étudié avec le dispositif MUST2. L'analyse des données présentée en détails dans ce manuscrit conduit à des facteurs spectroscopiques incompatibles entre ces deux expériences lorsqu'un neutron fortement lié est enlevé ou transféré de l'14O. Dans le cas du knockout, la section efficace mesurée est fortement réduite par rapport aux prédictions basées sur un modèle eikonal et le modèle en couches. La distribution en moment parallèle de l’13O mesurée après l’arrachage d’un neutron présente par ailleurs une forme qui n’est pas reproduite par le modèle eikonal. Dans le cas du transfert, une telle réduction n'est pas observée et le rapport entre expérience et théorie est compatible avec ce qui est obtenu pour les noyaux stables. Ces résultats suscitent de nouveaux développements théoriques pour la modélisation du mécanisme de réaction dans ces cas extrêmes où le nucléon enlevé est fortement lié. / The distribution of spectroscopic strength in nuclei can be extracted from direct-reaction cross section measurements, as one-nucleon knockout at intermediate energy or transfer at low energy. The study of deeply-bound nucleon removal from several sd-shell nuclei having a large difference of proton-neutron separation energies, DeltaS=Sp-Sn~20 MeV, exhibits experimental cross sections about four times smaller than theoretical predictions from state-of-the-art calculations. This trend is not observed from (d,p) transfer reactions with nuclei having smaller separation energy asymmetry, DeltaS~12 MeV.To investigate the origin of this reduction, we have performed two complementary experiments for the 14O case having a large energy asymmetry: (i) one-nucleon knockout from 14O (53 MeV/n) and 16C (75 MeV/n) on a 9Be target at the NSCL; (ii) one-nucleon transfer reaction using SPIRAL beam, 14O(d,t)13O and 14O(d,3He)13N at 18 MeV/n, and the MUST2 array. The analysis of the data presented in this document leads to a discrepancy between the spectroscopic factors extracted from these two experiment when a deeply-bound neutron is removed from 14O. In the neutron knockout from 14O, the cross section is strongly reduced compared to predictions based on an eikonal model and shell model spectroscopic factors. Moreover, several deviations from the eikonal prediction are observed on the shape of the parallel momentum distribution of the ejectile 13O. For the transfer 14O(d,t)13O, such a reduction is not observed and results are in agreement with stable nuclei values. These results call for new theoretical developments concerning the description of the reaction mechanism when a deeply-bound nucleon is removed from a nucleus.

Les étoiles Ae/Be de Herbig sont des étoiles jeunes (pré-séquence principale, PMS), de masse intermédiaire (2-10 Msun) présentant des signes d'une activité intense et de forts vents stellaires, dont l'origine n'est pas expliquée par les théories actuelles d'évolution stellaire. Des travaux observationnels tendent à indiquer que la source énergétique de cette activité serait d'origine interne. Il est donc essentiel d'extraire des informations sur la structure interne des étoiles de Herbig par le biais de l'astérosismologie, c'est-à-dire l'observation, l'analyse et la modélisation des fréquences et des modes d'oscillations des étoiles pulsantes. Une telle étude implique de caractériser et de contraindre la bande d'instabilité PMS théorique, représentant la zone du diagramme Hertzsprung-Russell dans laquelle ces étoiles pulsent, et qui est traversée par les étoiles Ae de Herbig pendant leur trajet évolutif. Dans ce but, je me suis, d'une part, concentrée sur le cas de l'étoile Ae de Herbig prototype HD 104237, en étudiant ses paramètres photosphériques fondamentaux, indispensables à une modélisation astérosismique ultérieure. L'étude des variations de profil de raies photosphériques de cette étoile a confirmé la présence d'oscillations multi-périodiques et a permis de détecter des pulsations non-radiales. Une identification de certains modes de pulsation a été réalisée. La modélisation des pulsations de cette étoile dans le cadre adiabatique a fourni des pistes intéressantes à explorer quant au mécanisme d'excitation des modes de pulsation observés. L'étude a ensuite été étendue à 4 autres étoiles de Herbig observées avec HARPS (ESO), et leur analyse préliminaire est présentée.

La distribution tridimensionnelle de la matière interstellaire (ou milieu interstellaire, MIS) dans la Galaxie est un outil très général encore peu développé aujourd'hui, une raison majeur étant la difficulté d'estimer les distances aux complexes nuageux, une situation qui va changer très prochainement grâce à la mission Gaia. En effet, la détermination des distances aux nuages fait appel à la technique des mesures d'absorption le long des lignes de visée vers les étoiles, et donc requiert les valeurs de leurs distances, lesquelles seront précisément mesurées par Gaia. Une des techniques permettant d'estimer la structure 3D du MIS est l'inversion des colonnes absorbantes de gaz et de poussière mesurées vers un grand nombre d'étoiles situées à différentes distances et dans différentes directions. Le travail présenté dans cette thèse contribue à la constitution des bases de données nécessaires à cette technique, pour le milieu interstellaire proche, à l'étude des résultats de ces inversions, ainsi qu'aux liens entre différents traceurs de la matière interstellaire. L'ensemble se place dans la perspective des avancées qui seront permises en ce domaine grâce à Gaia et aux programmes en support à la mission. Le titre de cette thèse fait en ce sens référence aux utilisations des cartographies du MIS proche comme test des outils d'inversion qui doivent être développés vers les plus grandes échelles dans le contexte de la mission, et d'autre part aux utilisations des cartes comme supports à la détermination des paramètres stellaires, en fournissant des contraintes sur le rougissement lorsque celui-ci ne peut être déduit de façon indépendante par les observations spectroscopiques. Une première partie concerne l'acquisition et l'analyse de données spectroscopiques, avec en particulier la correction des raies telluriques et l'extraction des informations sur les raies interstellaires du sodium neutre NaI et du calcium ionisé CaII. Une deuxième partie présente l'ensemble des résultats. Une troisième partie est consacrée aux distributions 3D obtenues par inversion de la base ainsi augmentée, et à la recherche de liens entre les nuages denses proches reconstruits en 3D et les mesures d'émission radio par HI et CO. Une quatrième partie est une étude préparatoire aux analyses des relevés spectroscopiques en support à Gaia. Un premier volet est l'étude des incertitudes liées à la saturation des raies interstellaires du sodium neutre pour les étoiles distantes et aux méthodes potentielles pour les réduire. Un second volet est consacré à l'extraction de deux bandes interstellaires diffuses et à l'étude de leur corrélation avec les autres traceurs, ainsi qu'aux interprétations des valeurs anormales de ces bandes diffuses. Le but premier de ces études est la recherche d'une évaluation de l'extinction indépendante des mesures photométriques de Gaia, pour les objets distants.

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L'évolution des galaxies est relativement bien contrainte jusqu'au premier milliard d'années de l'Univers. Au delà de cette limite et compte-tenu du faible nombre de sources confirmées à z>6.0, il est difficile de déterminer le rôle joué par les premières galaxies à cette époque. L'objectif de ce travail de thèse était de déterminer l'évolution de la fonction de luminosité des galaxies au cours du premier milliard d'années en se basant sur un échantillon représentatif d'objets à grand redshift (z>4.5) suffisamment brillant pour être observé par les spectrographes actuels. Dans ce but, nous avons réalisé une sélection photométrique ciblée de galaxies à cassure de Lyman dans deux champs de vue : un premier autour de l'amas de galaxies d'Abell 2667 et un second dans un très grand champ vide (le relevé WUDS). L'étude des données prises autour d'Abell 2667 a montré un taux de contamination d'environ 80% de notre échantillon d'objets à z≈8. Nous avons mis en évidence l'existence d'une population atypique de galaxies fortement rougies par la poussière à z≈2, et qui ne peuvent être écartées des échantillons qu'en ajoutant des contraintes dans l'IR lointain. Les observations spectroscopiques ont permis d'identifier un nouveau type de contaminant à bas redshift combinant deux populations stellaires d'âges très différents, et demandant une profondeur photométrique extrême afin de les exclure des échantillons actuels. A partir des échantillons dégagés nous avons pu apporter des contraintes fortes et indépendantes sur la partie brillante de la fonction de luminosité, et ainsi en déduire de façon homogène son évolution au cours du premier milliard d'années de l'Univers.

Ce projet de thèse porte sur le traitement de films de graphène dans la post-décharge en flux de plasmas micro-ondes d’azote à pression réduite. Différentes considérations de contamination de surface des échantillons se sont avérées cruciales pour ce travail. Par exemple, en présence d’hydrocarbures, les traitements dans les différentes régions de la post-décharge montrent des profils de production de dommages, d’incorporation d’azote et de fonctionnalisation de contaminants distincts. Le traitement agressif qu’offre la post-décharge proche résulte en la formation de complexes amorphes graphène-hydrocarbures responsables d’une forte hausse de la teneur en azote (jusqu’à 49%) pour des désordres modérés (D:G = 1.3). Pour les traitements dans la post-décharge lointaine, les hydrocarbures jouent un rôle de couche protectrice permettant une incorporation monotone (jusqu’à 18%) à très faible dommage (D:G < 0.3). Les espèces azotées sont néanmoins faiblement liées de sorte que le transfert vers un substrat de SiO2 engendre une perte importante (> 80%) de la teneur en azote. Des considérations d’inhomogénéité de surface des films de graphène ont motivé le développement d’une nouvelle méthode d’analyse des cartographies Raman obtenues par un imageur hyperspectral. L’étude des spectres Raman au niveau des domaines versus aux joints de grains ont permis de mettre en évidence un mécanisme d’auto-réparation des joints de grains relié à l’anisotropie de la migration des adatomes de carbone en surface. L’accumulation de ceux-ci aux joints de grains mène à une émission d’adatomes responsable de l’annihilation de paires de Frenkel. Dans les plasmas azotés, il s’avère que ce mécanisme est également responsable d’une incorporation sélective d’azote aux domaines de croissance du graphène. Lorsque amorphisé, le dopage sélectif s’estompe puisque le transport des adatomes de carbone aux joints de grains, ainsi que l’accumulation essentielle au processus d’auto-réparation, deviennent entravés. Finalement, la recombinaison en surface d’atomes d’azote et la désexcitation de métastables N2(A) sont identifiés comme principaux agents pour la production de dommages dans la post-décharge en flux d’azote. Un modèle d’incorporation impliquant la formation de dommages et l’adsorption d’atomes d’azote est proposé. En présence d’espèces oxydantes dans la post-décharge d’azote, la formation de dommages demeure limitée par les populations de N et de N2(A). / This thesis project deals with the treatment of graphene films in the flowing afterglow of microwave nitrogen plasmas at reduced pressure. Various surface contamination considerations were found to be crucial for this work. For example, in the presence of hydrocarbons, the treatments in the different regions of the afterglow show distinct damage production, nitrogen incorporation and contaminant functionalization profiles. The aggressive treatment offered by the early afterglow results in the formation of amorphous graphene-hydrocarbon complexes responsible for a sharp increase in the nitrogen content (up to 49%) at moderate disorders (D: G = 1.3). For the treatments in the late afterglow, the hydrocarbons act as a protective layer, allowing a monotonic incorporation (up to 18%) with very low damage (D: G < 0.3). Nitrogenous species are found to be weakly bound so that transfer to an SiO2 substrate generates a significant loss (>80%) of the nitrogen content. Considerations of surface inhomogeneity of graphene films have motivated the development of a new analysis method of Raman maps obtained by hyperspectral imager. The study of Raman spectra at growth domain versus grain boundary has revealed a self-healing mechanism of grain boundaries linked to the anisotropy of the migration of carbon adatoms at the surface. The accumulation of these at grain boundaries leads to an emission of atoms responsible for the annihilation of Frenkel pairs. In nitrogenous plasmas, this mechanism is also found to be responsible for the selective incorporation of nitrogen into the growth domains of the graphene. For amorphous graphene, selective doping fades as the transport of carbon adatoms to grain boundaries, and therefore the accumulation essential to the self-healing process, becomes impeded. Finally, the surface recombination of nitrogen atoms and the de-excitation of metastable N2(A) are identified as the main agents defect generation in the nitrogen flowing afterglow. An incorporation model involving the formation of damage and adsorption of nitrogen atoms is proposed. In the presence of oxidizing species in the nitrogen afterglow, damage formation remains limited by populations of N and N2(A).

La déstabilisation de l’ordre antiferromagnétique de Néel au profit de nouvelles phases quantiques à température nulle à deux dimensions est envisageable grâce au phénomène de frustration magnétique. Le modèle théorique de spins Heisenberg S=1/2 répartis sur le réseau bidimensionnel frustré kagome, constitué de triangles joints uniquement par leurs sommets, est susceptible de stabiliser des phases quantiques originales de liquides de spin, qui ne présentent aucune brisure de symétrie à T = 0. Cette thèse a été consacrée à l’étude expérimentale de deux types de composés de spins S=1/2 (Cu2+) à géométrie kagome à l’aide de techniques spectroscopiques locales, la RMN et la μSR, ainsi que de mesures thermodynamiques (susceptibilité magnétique, chaleur spécifique). Dans Mg-herbertsmithite, la frustration est générée par une interaction d’échange premiers voisins antiferromagnétique J et est responsable d’un comportement liquide de spin jusqu’à des températures de l’ordre de J/10000. Par rapport au composé isostructural antérieur, Zn-herbertsmithite, nous avons montré qu’il possédait des propriétés physiques similaires tout en permettant une caractérisation fine du taux de défauts de substitutions Cu/Mg. Nos expériences réalisées à partir d’échantillons contrôlés permettent d’étudier finement l’origine des plateaux de relaxation observés en μSR à basse température en lien avec l’existence des défauts de spins interplans. La kapellasite et l’haydéite possèdent des interactions ferromagnétiques (J1) et antiferromagnétiques (Jd), offrant la possibilité d’explorer le diagramme de phases générées par la compétition de ces interactions sur le réseau kagome. Pour la kapellasite, nos mesures de μSR démontrent le caractère liquide de spin jusqu’à T ≈ J1/1000. La dépendance en température de la susceptibilité magnétique sondée par RMN du 35Cl ainsi que de la chaleur spécifique permettent d’évaluer le rapport Jd/J1 = 0.85, qui localise classiquement son fondamental au sein d’une phase originale de spins non coplanaires à 12 sous-réseaux appelée cuboc2. Les interactions présentes dans l’haydéite localisent son fondamental au sein de la phase ferromagnétique, en bon accord avec nos mesures qui indiquent une transition partielle à caractère ferromagnétique à T = 4 K. Cette étude confirme la pertinence du réseau kagome frustré pour la stabilisation de phases quantiques originales et démontre l’existence d’une nouvelle phase liquide de spin sur ce réseau, distincte de celle attendue pour des spins couplés antiferromagnétiquement. / Magnetic frustration helps destabilizing conventional Néel order at T = 0 in dimensions 2, and therefore allows the emergence of new original quantum phases. The S=1/2 Heisenberg Hamiltonian on the highly frustrated kagome lattice, which is made of corner-sharing triangles, is expected to stabilize such quantum states, including the spin liquid ones which do not break any symmetry even at T = 0. This thesis work focuses on the experimental study of two kinds of S=1/2 (Cu2+) kagome compounds using NMR and μSR local probes as well as thermodynamic measurements (magnetic susceptibility, specific heat).In Mg-herbertsmithite magnetic frustration occurs thanks to a first nearest-neighbor antiferromagnetic interaction J and is responsible for the spin liquid behavior observed down to T = J/10000. In comparison with the formerly known isostructural counterpart Zn-herbertsmithite, we showed that it shares similar physical magnetic properties while allowing sensitive structural refinements and therefore a control of the level of Cu/Mg substitutions defects. Our experiments performed on such well controlled materials allow us to investigate the origin of the dynamical relaxation in these compounds in relation with the existence of interplane spins defects. Kapellasite and haydeite possess both ferromagnetic (J1) and antiferromagnetic (Jd) interactions. They offer the possibility to explore the phase diagram generated by such competing interactions on the kagome lattice. For kapellasite, our μSR experiments evidenced a spin liquid character down to T ≈ J1/1000. We tracked the temperature dependence of the magnetic susceptibility probed by 35Cl-NMR as well as of the specific heat, from which the ratio Jd/J1 = 0.85 can be evaluated. This ratio locates the ground-state of kapellasite to be within an original non-coplanar spin phase described by 12 magnetic sublattices and called cuboc2. Magnetic exchanges in haydeite locate its ground-state within the ferromagnetic phase. Both our local and thermodynamic measurements point to a partial ferromagnetic transition at T = 4 K. This study confirms the relevance of the frustrated quantum kagome lattice to stabilize original quantum phases and suggests the existence of a new spin liquid phase, distinct from the one expected for antiferromagnetically coupled spins.

L'archéologie galactique consiste à disséquer et analyser les nombreuses composantes de la Voie Lactée afin de mettre en évidence et distinguer les processus physiques qui contribuent à sa formation et son évolution. Ceci est possible grâce à une estimation précise des positions, des vitesses ainsi que des propriétés de l'atmosphère stellaire des étoiles individuelles qui appartiennent aux différents populations stellaires qui composent chacune de ces composantes. De ce fait, ce domaine dépend non seulement d'observations photométriques, astrométriques et spectroscopiques permettant de mesurer en détail les propriétés stellaires mentionnées mais également de modèles théoriques précis afin de les confronter avec les données observationnelles. Au cours de cette thèse, j'ai mené une étude détaillée sur les effets de fonction de sélection sur les abondances métalliques en utilisant des sondages spectroscopiques aux grandes échelles, suivi d'observations spectroscopiques de petites et grandes résolutions sur les parties internes de la Voie Lactée afin de caractériser la nature chimique du bulbe galactique ainsi que le taux de formation stellaire dans la zone centrale moléculaire (CMZ). Avec les présents et futurs grands sondages dédiés à l'archéologie galactique tels que APOGEE, RAVE, LAMOST, GALAH, etc.., il est essentiel de connaître la fonction de sélection spécifique qui est associée à la stratégie de ciblage de chacun de ces sondages. En utilisant des champs communs et des lignes de visée similaires entre APOGEE, LAMOST, GES et RAVE, et tout en considérant des modèles de synthèse de population stellaire, J'ai étudié les effets de fonction de sélection sur la fonction de distribution de la métallicité (MDF) et sur le gradient vertical de métallicité dans le voisinage solaire. Mes résultats indiquent qu'il y a un négligeable effet de fonction de sélection sur la MDF ainsi que sur le gradient vertical de métallicité. Ces résultats suggèrent alors que différents sondages spectroscopiques (de différentes résolutions et de longueurs d'onde) peuvent être combinés dans des études similaires à condition que les métallicité soient placées sur la même échelle. Tandis que de plus en plus d'observations spectroscopiques des régions externes du bulbe de la Voie Lactée révèlent la complexité de sa morphologie, sa cinétique et de sa nature chimique, les études détaillées sur les abondances chimiques de la région interne du bulbe (400-500 pc) font en revanche défaut. Je présenterai alors des spectres de haute résolution dans la bande K d'étoiles géantes K/M issues de cette région obscure et obtenus à partir du spectrographe de haute résolution dans l'infrarouge, CRIRES (R-50,000) situé au VLT. Je discuterai ensuite la MDF et les abondances chimiques détaillées de notre échantillon dans cette région et également la symétrie Nord-Sud dans la MDF le long du petit axe du bulbe. Un enjeu majeur dans les modèles d'évolution chimique est le manque de connaissance vis à vis de l'histoire et du taux de la formation stellaire de la Voie Lactée. La partie centrale de la Voie Lactée (<200 pc), appelée communément la zone centrale moléculaire, possède un grand réservoir de gaz moléculaire avec des indications d'activités de formation stellaire durant les 100 000 dernières années. J'ai utilisé des spectres KMOS (VLT) de petite résolution afin d'identifier et analyser les objects stellaires jeunes et massifs (YSOs) et afin d'estimer le taux de formation stellaire dans la CMZ en utilisant la méthode de contage YSO. / Galactic archaeology deals with dissecting the Milky Way into its various components with the objective to disentangle processes contributing to the Milky Way formation and evolution. This relies on precise estimation of positions, velocities as well as stellar atmosphere properties of individual stars belonging to different stellar populations that make up each of these components. Thus this field relies on photometric, astrometric and spectroscopic observations to measure the above mentioned stellar properties in detail in addition to accurate models to compare the observed results with. In this thesis, I have carried out a detailed study of selection function effects on metallicity trends using larges scale spectroscopic surveys, followed by high and low resolution spectroscopic observations towards the inner Milky Way to characterise the chemical nature of the inner Galactic bulge and to measure the star formation rate in the central molecular zone (CMZ), respectively. With ongoing and upcoming large Galactic archaeology spectroscopic surveys such as APOGEE, RAVE, LAMOST, GALAH etc, it is essential to know the specific selection function which is related to the targeting strategy of each of them. By using common fields along similar lines of sight between APOGEE, LAMOST, GES and RAVE, and together with stellar population synthesis models, I investigate the selection function effect on the metallicity distribution function (MDF) and the vertical metallicitiy gradients in the solar neighborhood. My results indicate that there is negligible selection function effect on the MDF and the vertical metallicity gradients. These results suggest that different spectroscopic surveys (different resolutions and wavelength range) can be combined for such studies provided their metallicities are put on the same scale. While more and more spectroscopic observations of the outer bulge regions reveal the complex morphological, kinematic and chemical nature of the Milky Way bulge, there is a lack of detailed chemical abundances studies in the inner bulge region (400-500 pc). I will present high resolution K-band spectra of K/M giants in this highly obscured region obtained using the high resolution infrared spectrograph, CRIRES (R-50,000), on VLT. I will discuss the MDF and detailed chemical abundances of our sample in this region as well as the North-South symmetry in MDF along the bulge minor axis. A major challenge in the chemical evolution models is the lack of knowledge about the star formation history and the star formation rate in the Milky Way. The inner 200 pc of the Milky way, the so called central molecular zone, has a large reservoir of molecular gas with the evidence of star formation activity during the last 100,000 years. I used low resolution KMOS spectra (VLT) to identify and analyse massive young stellar objects (YSOs) and estimated the star formation rate in the CMZ using the YSO counting method.