Les ressources souterraines fournissent une part importante de l’eau douce de notre planète. Notre travail s’inscrit dans une démarche de protection de cette ressource vitale par la modélisation et la simulation numérique. Couplée aux études de terrains, la simulation numérique est en effet un outil indispensable, du fait de l’incertitude sur le milieu géologique. Cette incertitude conduit à une approche stochastique. Nous nous sommes concentrés sur les écoulements dans les réseaux de fractures générés aléatoirement. Pour permettre la résolution de ces écoulements par une méthode d’éléments finis mixte hybride, nous avons élaboré un algorithme de maillage spécifique aux fractures. Cette technique permet de construire le système linéaire quelle que soit la géométrie du réseau généré. Nous avons ensuite effectué une étude comparative de trois solveurs linéaires : un solveur direct, un multigrille algébrique et un Gradient Conjugué Préconditionné. Cette étude nous a conduit à proposer une méthode de résolution plus efficace pour ce problème. Nous avons alors étudié une méthode de décomposition de domaine de type Schur, qui permet d’allier les avantages du solveur direct et du Gradient Conjugué Préconditionné. Cette méthode consiste à réduire le problème à un problème aux interfaces, par une définition naturelle des fractures, ou paquets de fractures, comme sous-domaines. Nous avons proposé une approche originale d’optimisation de l’algorithme et un préconditionnement global de type déflation. Notre implémentation de cette méthode est compétitive. Elle permet de résoudre tous les cas tests étudiés et elle est plus rapide, dans la majorité des cas, que les trois autres solveurs.

L'étude des flux souterrains à l'échelle régionale / continentale englobe des problématiques majeures de l'hydrogéologie telles que le partitionnement entre nappes et rivières, les chemins et les temps de transfert des circulations souterraines, ainsi que l'impact et la vulnérabilité d'un pompage. Les flux souterrains résultent d'une combinaison complexe de facteurs climatiques, topographiques et géologiques. Dans les aquifères de socle, les structures hétérogènes d'altération de subsurface et de fracturation tectonique ont un impact particulier. Nous abordons cette thématique sous l'hypothèse de contraintes stationnaires. Notre approche repose sur la modélisation numérique des écoulements poreux à surface libre qui permet d'étudier les interactions de la nappe avec la topographie, déterminantes de l'organisation des écoulements. Basée sur un schéma d'adaptation locale de la méthode des volumes finis, une méthode numérique de résolution performante de ce problème fortement non linéaire a été développée. Dans le cadre d'un bassin "élémentaire" représentatif d'un bassin hydrogéologique de premier ordre idéalisé, une étude adimensionnelle des paramètres de contrôle des écoulements a été menée. Les résultats forment une base pertinente pour l'étude de systèmes plus complexes. Dans des configurations plus réalistes et représentatives des aquifères de socle, les principaux mécanismes régissant les écoulements souterrains sous contrainte de la recharge et d'un pompage sont mis en évidence. Ces derniers résultats ont abouti à la formulation d'un modèle conceptuel adapté à la problématique de l'influence du pompage sur les zones de décharge naturelles de l'aquifère.

La traduction est une étape critique de la régulation de l’expression des gènes. Chez l’oursin, la fécondation induit une augmentation de la synthèse protéique, qui dépend essentiellement de la traduction d’ARN messagers maternels. Cette synthèse protéique est indispensable au déroulement des cycles cellulaires du développement précoce. Le développement embryonnaire de l’oursin constitue ainsi un modèle de choix pour étudier la régulation de la traduction. Dans le cadre de cette thèse, le contrôle de la traduction a été étudié chez l’oursin dans deux situations : le contexte physiologique de la fécondation et le contexte de l’induction de l’apoptose. Nous nous sommes interrogés d’abord sur les mécanismes régulateurs impliqués dans la synthèse protéique après fécondation. L’une des étapes limitantes de la traduction est l’initiation. Dans ce cadre, le facteur d’initiation eIF2 joue un rôle clé. eIF2 est responsable de l’apport de la méthionine initiatrice au niveau du ribosome. Lorsque la sous-unité alpha d’eIF2 est phosphorylée, la synthèse protéique globale est inhibée et la traduction sélective de certains ARNm est stimulée. Dans les ovules non fécondés d’oursin, eIF2alpha est physiologiquement phosphorylé et la fécondation provoque sa déphosphorylation. En microinjectant dans les ovules non fécondés un variant d’eIF2alpha mimant l’état phosphorylé, nous avons montré que la déphosphorylation d’eIF2alpha est nécessaire pour la première division mitotique chez l’oursin. Nous nous sommes intéressés au lien entre la phosphorylation d’eIF2alpha et l’induction de l’apoptose chez l’oursin. En effet, la traduction d'ARNm codant pour des protéines pro- ou anti- apoptotiques influence directement la survie des cellules. L'embryon d'oursin possède la machinerie nécessaire pour le déclenchement de l'apoptose, après induction par l’agent génotoxique MMS. Le traitement au MMS des embryons provoque la phosphorylation d’eIF2alpha. Dans cette situation, nous avons trouvé que la kinase GCN2 est impliquée dans la phosphorylation d’eIF2alpha. En fin, dans le but d’étudier comment la machinerie traductionnelle module le recrutement polysomal, nous avons analysé le traductome en réponse à la fécondation et après le traitement au MMS. Nous avons effectué une approche de séquençage à haut-débit des transcrits purifiés par gradients de polysomes. L’analyse de ces transcrits nous permettra d'appréhender le réseau des gènes régulés au niveau traductionnel lors de la fécondation et de l’induction de l’apoptose dans les embryons d’oursin.

L'espèce canine est la plus ancienne espèce domestiquée, il y a environ 15.000 ans, et se compose aujourd'hui de plus de 350 races issues d'une sélection artificielle drastique et de croisements consanguins pratiqués durant les derniers siècles. Mon travail de thèse a pour objectif l'étude de la période dominée par la sélection naturelle au cours de l'évolution des canidés et la période récente de la création des races par une sélection artificielle intense. Nous avons identifié le catalogue des gènes sous sélection positive dans 10 espèces (chien, Homme, ouistiti, macaque, orang-outan, chimpanzé, souris, rat, cheval et vache) à partir de 10.730 gènes en relation d'orthologie de type 1:1. L'espèce canine présente plus de gènes sous sélection positive en commun avec les Laurasatheria et les rongeurs qu'à l'attendu. Nous avons ensuite identifié le catalogue des régions de différenciation alléliques entre races de chien à partir de données de génotypage de 170.000 SNPs de 456 chiens de 30 races, en collaboration avec l'équipe du Dr Matthew Webster (Université d'Uppsala en Suède) dans le cadre du consortium européen de génétique du chien LUPA. Ces régions sont candidates pour être les cibles de la sélection artificielle. Ce projet se poursuit actuellement afin de comparer les sélections naturelles et artificielles et de déterminer s'il existe des régions du génome qui sont constamment affectés par la sélection ; et de déterminer si l'espèce canine peut-elle être considérée comme une simulation réduite, mais accélérée de la radiation des mammifères.

Les mémoires électriques à changement de phase (PCRAM) sont reconnues comme étant très prometteuses pour s'imposer comme la prochaine génération de mémoires non-volatiles du fait de leurs excellentes vitesses de fonctionnement et endurance. Cependant, deux problèmes majeurs doivent être résolus pour permettre leur percée sur le marché des mémoires, à savoir une durée de rétention de l'information faible aux températures élevées et une consommation électrique encore trop importante. Au cours de ce travail de thèse, plusieurs nouveaux matériaux à changement de phase à base d'éléments chalcogènes ont été étudiés an d'adresser le marché des mémoires embarquées fonctionnant à hautes températures. Les propriétés du matériau GeTe ont ainsi été comparées à celle du matériau référence Ge₂Sb₂Te₅ et l'inuence du dopage en azote, carbone ou bore dans le matériau GeTe a été estimée. Il a été constaté une large amélioration de la stabilité thermique de la phase amorphe GeTe comparée à celle de Ge₂Sb₂Te₅, effet exacerbé par le dopage. Le processus de fabrication d'un empilement inédit est décrit et l'impact du connement sur la consommation énergétique a été évalué sur le matériau Ge₂Sb₂Te₅ par le biais d'une analyse par microscopie à force atomique en mode électrique. Un élargissement du travail de thèse a été réalisé en s'intéressant aux verres de chalcogénures infrarouges pour l'optique spatiale. Il est constaté que l'addition d'iodure d'argent aux systèmes vitreux GeTe et GaGeTe permet d'améliorer leurs stabilités thermiques et d'accroître leurs fenêtres de transmission infrarouge.

Le facteur de transcription Microphthalmia (Mitf) et la voie de signalisation des « Mitotic Activated Protein Kinase » (MAPK) sont des éléments déterminants pour la différentiation, la prolifération et la survie des melanocytes. L’altération des fonctions de l’un ou l’autre se manifeste par une perte totale ou partielle de ce type cellulaire. A l’inverse, le mélanome est associé très majoritairement à une activation constitutive des MAPK, et parfois, à un gain d’activité de MITF. Afin d’étudier les interaction entre les MAPK et l’activité de MITF, nous nous sommes intéressés aux modifications post transcriptionnelles qui permettent la génération d’isoformes multiples dotées d’activité différentes. MITF contient un site de phosphorylation, la serine 73 (S73), qui a été démontré par le passé comme jouant un rôle à la fois dans l’augmentation de l’activité et dans la réduction de la stabilité de MITF in vitro. Pour comprendre le rôle de cette serine in vivo, une tentative de mutation S73A de Mitf a été réalisée. Ce codon fait parti d’un « Exon splicing Enhencer » et sa mutation réduit l’affinité de fixation de la protéine SRp40 et l’exclusion de l’exon 2B dans lequel est situé ce site de phosphorylation. Pour dissocier l’exclusion de l’exon 2B et de sa phosphorylation, nous avons donc altéré la jonction de l’exon 2A-2B afin qu’elle ne soit plus reconnue par le spliceosome. En conséquence, l’exon 2B ne peut plus être exclu des transcrits Mitf quelque soit le statut du codon 73. La comparaison de 3 nouveaux allèles Mitf S-S73A S-S73D et S-S73S, où l’inclusion de l’exon 2B est forcée, nous a permis d’associer l’absence de phosphorylation à un gain d’activité de MITF.

L'IRM dynamique du foie permet de caractériser la fibrose et les tumeurs hépatiques. Cependant cette méthode est exigeante en terme de rapport signal sur bruit et de temps d'acquisition, et particulièrement pour les modèle animaux comme le rat et la souris. Cette étude présente le développement de méthodes pour améliorer la quantification de T1 et de la concentration d'agent de contraste. Ces méthodes sont ensuite appliquées dans un protocole complet d'imagerie de perfusion in vivo.

Cette thèse vise à comprendre comment des organismes variés tels que les plantes clonales, les humains ou les guêpes parasitoïdes résolvent un problème commun : Comment se comporter dans un environnement hétérogène de manière à prélever le maximum de ressource ? Les organismes n'ayant pas la capacité d'identifier les solutions théoriquement optimales, nous avons étudié les heuristiques permettant de se comporter efficacement sans calcul. Les insectes parasitoïdes, modèles de choix de l'écologie comportementale, nous montrent que l'information perçue de l'environnement influence de manière complexe le comportement d'approvisionnement. Malheureusement, le processus décisionnel sous-jacent n'est pas accessible directement par les méthodes d'investigation connues. Nous avons donc exploré les processus cognitifs convergeant avec les modèles décisionnels optimaux en utilisant l'Homme. De fortes similitudes ont été relevées entre les deux modèles biologiques, mettant ainsi en évidence des points de convergence entre les mécanismes proximaux du comportement. L'environnement et l'histoire évolutive des organismes influencent donc la prise de décision en favorisant l'émergence et le maintien d'heuristiques efficaces indépendamment du degré de complexité cognitive. Cette problématique a été étendue aux plantes clonales qui explorent le milieu par le biais de prolongements végétatifs. Nous avons identifié l'information pertinente et la règle décisionnelle optimale pour une plante clonale afin de maximiser l'exploitation d'une ressource (nutriments, eau, lumière). Les plantes clonales semblent se comporter de manière cohérente avec les prédictions du modèle optimal, révélant un processus décisionnel encore insoupçonné chez ces organismes.

L'omniprésence de l'informatique a comme conséquences, parmi d'autres, la multiplication du volume logiciel existant et en cours de développement pour répondre à une demande toujours croissante. Cette course à la productivité implique une industrialisation de la production de code sous contrôle qualitatif de plus en plus exigeante.Cette thèse tend à repousser des limites constatées dans le domaine de la qualité logicielle. Ces limites perceptibles dans les outils actuels concernent (1) le périmètre d'analyse, (2) l'ergonomie et les contextes d'utilisation, ainsi que (3) les solutions de correction du code proposées.Le point prépondérant de cette étude est la valorisation de l'ensemble des contenus qui entrentdans la composition d'une application pour améliorer les performances de l'analyse statique.Cette approche nous a permis d'obtenir des réponses plus complètes pour les problématiques déjà couvertes par l'existant. Cette diversité des sources nous a également permis de formuler des nouvelles analyses plus spécifiques et mieux adaptées aux caractéristiques de l'application cible. Nous avons aussi montré que la parallélisation de l'exécution et la possible automatisation de corrections aux problèmes trouvés lors de l'analyse permettent d'appliquer rapidement un nombre important de transformations sur un code volumineux.

Ces travaux de thèse sont dédiés à l’élaboration de nanoparticules de silice fonctionnelles. Celles-ci présentent des propriétés de luminescence, de magnétisme et/ou de plasmonique, et trouvent généralement des applications en biotechnologie. Le caractère innovant de ces nanoparticules repose sur l’utilisation de clusters octaédriques d’éléments de transition en tant que luminophores. Ces clusters ont principalement été encapsulés dans des nanoparticules de silice via un procédé de microémulsion eau-dans-huile. Cette méthode est particulièrement bien adaptée pour la synthèse de nanoparticules de diamètre inférieur à 50 nm et présentant des architectures complexes. La caractérisation des nanoparticules de cluster@SiO2 et de leurs propriétés a fait l’objet d’une étude approfondie. Ces clusters ont également été associés dans des nanoparticules de silice conjointement avec des nanocristaux de ZnO, conduisant à l’obtention de matériaux avec des propriétés de luminescence modulables. Afin de créer un système pouvant à la fois être excité et émettre dans le proche infrarouge, des clusters ont été associés avec des nanocristaux de NaYF4:Er/Yb ayant des propriétés d’upconversion de photons. Des nanoparticules bifonctionnelles luminescentes et magnétiques ont été obtenues en associant des clusters avec des nanocristaux de γ-Fe2O3. Enfin, le potentiel des clusters en tant qu’agent réducteur pour décorer des nanoparticules de cluster@SiO2 avec des nanocristaux d’or ou d’argent a été démontré. En parallèle, la nanototoxicité des clusters sur des plantes de colza a également été étudiée, ainsi que le rôle protecteur de la silice contre leurs effets néfastes.