Le Herschel Reference Survey (Boselli et al. 2010b) est un programme clé à temps garanti conçu pour étudier les propriétés physiques du milieu interstellaire (MIS) de 323 galaxies proches, dotées de données multi-fréquences. Cet échantillon sélectionné en bande K et limité en volume est composé de galaxies couvrant tous les types de morphologies (des elliptiques aux galaxies spirales) et tous les types d'environnement (des galaxies de champs aux galaxies du centre de l'amas de la Vierge). Mon travail de thèe consiste à effectuer une photométrie submillimétrique précise de ces 323 galaxies, et de conduire une analyse statistique des propri'et'es du MIS de ces galaxies proches bas'ee sur leur distribution spectrale d'énergie. Dans ce but, j'ai utilisé les modèles de Draine & Li (2007) que j'ai ajusté aux données. Les paramètres de sorties de ces modèles sont l'intensité du champ de radiation, l'abondance des PAH, la contribution des régions de photo-dissociation dans le chau ffage de la poussière, et la masse de poussière. J'étudie les relations entre ces paramètres de sorties et les propriétés physiques telles que la masse stellaire, le taux de formation stellaire spécifique, la métallicité ou encore le type morphologique. Je vais présenter les études préliminaires liées à ces relations, entrainant une meilleur compréhension des processus en jeu dans le MIS, et procurer de nouveaux modèles infrarouges et submillimétriques paramétrés par les quantités physiques que je viens de citer. Ces modèles, calibrés sur les galaxies proches, seront déterminant pour l'étude des propriétés du MIS des galaxies à haut redshifts.

Tout mécanisme de formation d'un bassin sédimentaire porte une signature thermique caractéristique. Inversement, la reconstitution de l'histoire thermique d'un bassin sédimentaire permet d'en tirer des conclusions sur les mécanismes et l'histoire de sa formation. Les méthodes géothermométriques nous permettent d'étudier l'histoire thermique d'un bassin. Les enregistrements réalisés nous renseignent, soit sur les conditions de température (ou conditions T/P) instantanées (températures de fermeture, de cristallisation, etc.), soit sur les effets du couple température-temps (énergie) au cours de la diagenèse (transformation de la matière organique, transformation des minéraux argileux). Ce mémoire présente les résultats d'une étude réalisée dans l'avant-pays alpin de Suisse et de Haute-Savoie (France). Le bassin molassique s'étend le long du front externe de l'arc alpin sur plus de 800 km, de Chambéry à Vienne. Depuis le front alpin la sédimentation de la Molasse, essentiellement détritique, pro grade vers le nord-ouest. Cet élargissement du bassin au cours du temps est matérialisé par la position des biseaux appartenant à des groupes lithostratigraphiques successifs. L'épaisseur des dépôts varie de quelques dizaines de mètres dans la partie distale jurassienne à plus de 4000 m dans la partie proximale subalpine. Sur le plan lithostratigraphique, la Molasse peut être divisée en quatre groupes où les faciès prédominants sont alternativement marins et terrestres: UMM (Molasse marine inférieure, Rupélien-Chattien), USM (Molasse d'eau douce inférieure, Rupélien-Burdigalien?), OMM (Molasse marine supérieure, Burdigalien-Langhien?) et OSM (Molasse d'eau douce supérieure, LanghienSerravalien). Du nord-ouest au sud-est, le bassin molassique est divisé en trois ensembles tectoniques: i) la Molasse du Jura, ii) la Molasse du Plateau et iii) la Molasse subalpine. Par le biais d'une meilleure compréhension des processus qui contrôlent le régime paléogéothermique, l'objectif de cette étude est la reconstitution de l' histoire thermique de quelques périmètres du bassin molassique au cours du Tertiaire. La démarche suivie peut être décomposée en trois phases principales: - La phase d'échantillonnage. Afin de rendre les résultats obtenus les plus significatifs possibles, les échantillons ont été prélevés avec une large dispersion géographique. Du sud-ouest au nord-est, cinq régions ont été explorées: Haute-Savoie (Bornes, Plateau de Bornes, Bassin de Bellegarde, Bassin de Rumilly) et bassin genevois, Suisse occidentale (région entre le lac de Neuchâtel et le lac de Genève), région du lac de Thoune, Suisse orientale (région centrée autour du lac de Zürich), Suisse septentrionale (région située dans la prolongation des failles du fossé rhénan vers le sud, dans le Jura tabulaire et le Jura plissé); - La phase d'analyse. Quatre types de méthodes ont été utilisées: étude de la réflectance de la vitrinite, étude diffractométrique des argiles, étude des inclusions fluides et pyrolyse RockEva!. - La cartographie des résultats et la modélisation de l'histoire thermique.

Une nouvelle interprétation structurale du synclinal de Permo-Carbonifère de Salvan-Dorénaz (massif des Aiguilles Rouges) révèle le rôle prépondérant joué par la déformation alpine dans le plissement du synclinal. L' évolution géologique comprend les stades suivants: a) Dès le Stéphanien A et jusqu'à une date incertaine (Stéphanien supérieur, Autunien (?)), des sédiments détritiques continentaux se déposent dans un fossé intramontagneux subsident orienté NNE - SSW. Des niveaux de coloration lie de vin définissent de longs cônes alluvionnaires imbriqués dans une série gréso-pélitique sombre contenant des horizons charbonneux et deux minces bancs de calcaires lacustres. b) De faibles déformations affectent le bassin alluvionnaire durant la phase "saaliennne- (permien); elles correspondent au réajustement d'un ensemble sédimentaire relativement plastique à des déformations cassantes du socle cristallin anté-stéphanien. L'arrêt de ces mouvements durant le Permien supérieur est suivi d'une pénéplanation du massif. Les couches du Permo-Carbonifère sont recoupées, avec une faible discordance angulaire, par les dépôts transgressifs du Trias supérieur. c) Les déformations alpines débutent durant l'Eocène supérieur; une première phase enregistre la formation des écailles parautochtones et le chevauchement de la nappe de Morcles. Le départ des écailles parautochtones semble lié à une déformation précoce du contact socle-couverture. d) Lors d'une deuxième phase, le socle pré-triasique du massif des Aiguilles Rouges se déforme à grande échelle et le Permo-Carbonifère, plus ductile, se plisse violemment (formation du synclinal de SaIvanDorénaz). Pour deux raisons, (a) la poursuite du mouvement de chevauchement Vers le NW de la nappe de Morcles, (b) les disharmonies qui apparaissent dans le Trias autochtone, le plissement du PermoCarbonifère n'affecte que faiblement le plan de chevauchement de la nappe de Morcles. Le degré du métamorphisme régional se situe à la limite anchizone-épizone.

Le plateau d'Iran central est caractérisé par de très faibles taux de déformation GPS et apparaît asismique pendant les derniers millénaires. Néanmoins, il est découpé par plusieurs décrochements dextres de direction N-S qui s'étendent sur plusieurs centaines de kilomètres. Le taux de glissement et le comportement sismique de trois de ces failles décrochantes (d'ouest en est: Dehshir, Anar et Nayband) ont été analysés dans cette thèse. Les études paléosismologiques sur la faille de Dehshir, longue de 380 km, démontrent l'existence d'au moins trois gros (Mw ≈ 7) séismes pendant les derniers 22 ka, l'événement le plus récent s'étant produit juste avant 2 ka. Nos observations permettent aussi de calculer un taux de glissement pour cette faille compris entre 0.9 et 1.48 mm a-1 au cours des derniers 42 ka, ce taux est identique à celui déterminé antérieurement à 1.2 ± 0.3 mm a-1 et moyenné sur les derniers 270 ka. Cela suggère que le taux de glissement est resté constant au cours du Pléistocène supérieur et de l'Holocène. L'étude paléosismologique de la faille d'Anar, longue de 200 km, montre que trois gros séismes se sont produits à 4.4 ± 0.8, 6.8 ± 1, et 9.8 ± 2 ka. L'âge de l'événement le plus récent (compris entre 3.6 et 5.2 ka) suggère que la faille s'approche de la fin de son cycle sismique. Nos résultats confirment aussi que le taux de glissement minimum de la faille d'Anar est de 0.8 ± 0.1 mm a-1, indiquant que les failles majeures les plus occidentales de l'Iran central possèdent des taux de glissement proches de 1 mm a-1. Le taux de glissement sur la faille de Nayband, longue de 290 km, est déterminé à partir de décalages datés par des mesures de 36Cl ou d'OSL. Ces décalages, qui sont compris entre 9 ± 1 m et 195 ± 15 m avec des âges entre 6.8 ± 0.6 et 100 ka, fournissent un taux de glissement de 1.8 ± 0.7 mm a-1. Nos données paléosismologiques démontrent l'existence d'au moins quatre gros séismes pendant les derniers 17.4 ± 1.3 ka et de deux événements plus anciens (avant 23 ka et 70 ± 5 ka). Les pénultième et antépénultième séismes se sont produits entre 6.5 ± 0.4 ka et 6.7 ± 0.4 ka, tandis que l'événement le plus récent s'est produit il y a moins de 800 ans. Une telle succession irrégulière de séismes suggère un comportement sismique en "clustering". Bien que le séisme le plus récent sur les failles de Nayband et Dehshir se soit respectivement produit après 1200 AD et juste avant∼2 ka, ces séismes n'apparaissent pas dans les chroniques historiques. Ces résultats illustrent clairement l'incomplétude des catalogues de sismicité historique pour l'Iran central, limitant toute évaluation de l'aléa sismique sans données géologiques. L'Iran central n'est pas un bloc totalement rigide, sa déformation interne modérée est néanmoins responsable d'un aléa sismique significatif. Ainsi, des séisme forts et peu fréquents caractérisent les failles décrochantes dextres à faibles taux de glissement qui découpent l'Iran central et oriental. La sommation de ces taux de glissement du Plateau iranien jusqu'à la limite avec l'Afghanistan ne semble pas en accord avec les données GPS disponibles.

Les résultats présentés dans ce document portent sur les anisotropies sismique et électrique d'un massif calcaire fracturé dans des galeries parallèles souterraines. Les fractures étant orientées verticalement, leurs propriétés sont approximées par isotropie transverse horizontale (HTI). Plusieurs méthodes d'inversion ont été étudié pour traiter les données sismiques (temps d'arrivée des ondes P et S); et pour traiter les données de résistivité électrique mesuré dans une configuration pôle-pôle (valeur de potentiel mesuré).Pour traiter les données sismiques (quatre campagnes), les méthodes étudiées dans ce document sont: une tomographie isotrope, une approximation de cosinus, une inversion anisotrope basée sur l'algorithme Monte-Carlo pour les paramètres de la matrice de rigidité (de l'isotropie transverse horizontale) et une tomographie anisotrope pour un milieu avec une isotropie transverse inclinée. Toutes les méthodes conduisent à la conclusion qu'il y a effectivement une anisotropie présente dans le massif rocheux et confirment la direction de la vélocité maximale parallèle à la direction de la fracturation. Une forte anisotropie de 15 % est présente dans la zone étudiée.Pour traiter les données électriques (deux campagnes), les méthodes étudiées sont une approximation de cosinus et une inversion anisotrope basée sur l'algorithme Monte-Carlo pour les paramètres de résistivité transversale ρT, de résistivité longitudinale ρL et de l'angle d'orientation du modèle par rapport au système de référence. La présence à 180° de deux maxima de résistivité apparente par rapport à l'azimut de mesure ne peuvent être modélisés par des approches conventionnelles. Une modélisation conceptuelle d'un maillage des fils conducteurs dans un milieu non conducteur a été développé et montre des résultats prometteurs, avec le succès de la modélisation des deux maxima.Des mesures répétées montrent de légères variations de résistivité apparentes et des variations des ondes P. Les variations des ondes S ne sont pas prononcés, ce qui reflète un changement de la saturation en eau. La porosité de 10-15% est estimé à partir des mesures sismiques.

La capacité à libérer l'énergie stockée dans le champ magnétique et à briser le théorème du gel font de la reconnexion magnétique un des phénomènes les plus importants de la physique des plasmas. Lorsqu'elle se produit dans un environnement non-collisionel comme la magnétosphère terrestre, une modélisation cinétique est à priori nécessaire. Cependant la plupart de notre compréhension du phénomène se base sur un interprétation fluide, plus intuitive. Dans quelle mesure ces deux interprétations d'un même phénomène sont-elles reliées ? C'est la problématique à laquelle cette thèse s'intéresse, dans le cas de la reconnexion antiparallèle et pour la population ionique du plasma. La première partie de ce travail s'intéresse à l'accélération fluide et cinétique des protons au sein de la région de reconnexion. Il est montré comment le mouvement individuel des particules joue un rôle du point de vue fluide via la force de pression, jusqu'alors négligée dans les modèles. Ces résultats ont également mené dans une seconde partie à des prédictions et vérifications observationnelles basées sur les données des satellites Cluster. Dans un troisième temps, nous montrons le rôle important joué par le flux d'énergie thermique dans le transfert d'énergie au cours du processus de reconnexion, dans le cas symétrique et asymétrique. Enfin la dernière partie de ce manuscrit propose une solution au problème fondamental consistant décrire une couche de courant tangentielle asymétrique dans un état d'équilibre cinétique

Le présent travail a pour but de montrer les possibilités actuellement offertes par l'utilisation des isotopes stables de l'hydrogène et de l'oxygène pour résoudre les problèmes de la glace, à partir d'observations glaciologiques et d'analyses d'échantillons provenant de l'Antarctique. L'intérêt de ces isotopes tient au fait que les variations de leur concentration sont très grandes par rapport à la précision actuelle des déterminations effectuées en laboratoire. Leur teneur,largement influencée par les paramètres météorologjques et rnesurée sur des quantités de quelques cm3, sert donc de traceur dans l'étude de nombreux phénomènes.

Les reliefs résultent d'une interaction entre de nombreux processus qui mettent en jeu des couplages complexes : climat, tectonique, érosion, impact anthropique, etc. Dans les paysages dominés par l'érosion fluviatile, la morphologie du relief est étroitement liée à la structure du réseau hydrographique. Ce dernier joue un rôle important dans les couplages entre les processus de surface (processus fluviaux et processus de versants). De nombreuses évidences de captures entre rivières provoquant des réorganisations du réseau hydrographique suggèrent que le réseau de drainage évolue, et il est loin d'être fixe comme le suggèrent certains modèles numériques d'évolution du paysage. Néanmoins, les travaux s'intéressant aux causes et aux mécanismes de ces réorganisations sont peu nombreux, et essentiellement qualitatifs. L'objectif de cette thèse a été de quantifier et de modéliser la réorganisation des réseaux hydrographiques par mécanisme de capture par rivières pirates dans le cadre d'un enfoncement relatif entre deux bassins, où l'avancement (par érosion régressive) de la tête de vallée de la rivière pirate provoque le détournement d'une rivière qui coule à proximité. Le comportement des Modèles numériques d'Evolution des Paysages (MEP) et plus particulièrement l'influence des paramètres de contrôle, ont été étudiés. L'expérimentation a été réalisée avec le logiciel GOLEM qui a été adapté aux besoins. L'étude s'est principalement portée sur le cas de l'évolution du réseau hydrographique de la partie française de la Meuse, qui a connue de nombreuses captures par le passé (capture de la Haute-Moselle par la Meurthe, capture de l'Aire par l'Aisne) et dont les caractéristiques actuelles sont favorables à de nouvelles captures (le lit de la Meuse se trouve perché à plus de 50m au dessus des vallées qui l'entourent (le lit de la Meuse se trouve perché à plus de 50m au dessus des vallées qui l'entourent : la Marne à l'ouest et la Moselle à l'est).

Les modèles semi-analytiques (SAMs) constituent aujourd'hui le meilleur outils d'analyse et d'étude pour la formation et l'évolution des galaxies individuels mais également des regroupements de galaxies appelés amas. Alors qu'ils reproduisent avec succès les fonctions de masse stellaire, de corrélation à deux points, de luminosité des galaxies locales (z=0), ils échouent dans les prédictions des propriétés des galaxies plus jeunes, à plus haut décalage vers le rouge. Et ce d'autant plus que la masse stellaire est faible. Ces inconsistances entre les modèles et les observations démontrent que l'histoire de l'assemblage des ces galaxies, en relation avec l'accrétion de gaz, la formation stellaire et leurs halos de matière noire n'est pas bien comprise. Dans cette thèse, nous introduisons une nouvelle version du modèle semi-analytique GalICS et nous l'utilisons pour explorer l'impact, sur la formation stellaire des galaxies à faible masse, de la rétroaction des supernovae et des trous noirs supermassifs ainsi que des processus de photo-ionisation. Ces deux mécanismes sont communément utilisés pour réduire la formation de nouvelles étoiles dans les galaxies peu massives. Nous montrons que, même appliqué avec de très fortes efficacités, ces deux processus ne peuvent pas expliquer simultanément les fonctions de masse, de luminosité et la relation entre masse stellaire et masse des halos de matière noire pour les galaxies évoluant à grand décalage spectral. Suite à ce constat, nous introduisons deux recettes ad-hoc pour la formation stellaire. Dans un premier temps nous appliquons une forte modification de l'efficacité de formation stellaire en relation directe avec la masse de matière noire de leur halo hôte. Cette première approche conduit à de bons résultats, en particulier dans le régime des faibles masses stellaires mais il présente, par construction un profond désaccord avec la loi de formation stellaire observées par Kennicutt. Pour cela, nous introduisons une seconde modification, plus profonde, basée sur l'existence d'une composante de gaz, évoluant en périphérie des premiers disques galactiques, mais ne pouvant pas, pour des raisons encore mal comprises, former de nouvelles générations d'étoiles. Progressivement, ce gaz impropre à la formation stellaire est convertit, il alimente alors la formation d'étoile. L'introduction de ce nouveau réservoir, introduit un délai entre le moment ou le gaz s'effondre au centre du halo et le moment ou ce gaz. Ce nouveau modèle donne de très bons résultats mais il pose la question de l'origine de ce gaz impropre à la formation stellaire. Nous abordons dans cette thèse quelques piste de recherche dans le cadre de la formation des grandes structures peuplant notre Univers.

Depuis une vingtaine d'années, la qualité de la prévision de la trajectoire des cyclones tropicaux a fortement progressé mais peu d'améliorations ont été apportées à la prévision de l'intensité. Cette thèse s'intéresse aux changements d'intensité des cyclones tropicaux du sud-ouest de l'océan Indien sous l'angle original de l'activité électrique. Une première étude climatologique s'appuyant sur les données du réseau de détection d'éclairs World Wide Lightning Location Network (WWLLN) a permis de valider la qualité de ces données et de montrer que les cyclones tropicaux pouvaient être une source importante de production d'éclairs à l'échelle du bassin. À partir de ce résultat, une étude ciblée a été menée en considérant la spécificité du bassin et trois régions ont été définies (océan ouvert, région à proximité de la côte est de Madagascar et Canal du Mozambique). L'activité électrique des cyclones tropicaux dépend de la région où ils se trouvent ainsi que de leur stade d'intensité. Les éclairs semblent être un marqueur des phases d'intensification et d'affaiblissement dans certains situations. La troisième étape de cette thèse a consisté à simuler de manière idéalisée un cyclone tropical mature et a tenté d'expliquer les processus physiques à l'origine de l'activité électrique. Le modèle reproduit bien le comportement sporadique des éclairs habituellement observé. Des bilans montrent que ce cyclone présente trois phases caractéristiques, chacune associée à un comportement dynamique, microphysique et électrique différent. Enfin, une deuxième étude purement numérique a tenté d'identifier des estimateurs de l'activité électrique. Pour celà deux approches ont été adoptées : une étude globale et une étude par cellule. Dans les deux cas, les meilleurs estimateurs sont la masse totale de graupel, le volume d'updraft et le produit des flux des masses de glace précipitante et non précipitante.