Dans cette thèse, nous présentons la conception et le développement de deux nouveaux instruments afin d’optimiser les conditions expérimentales pour des applications d'astrophysique de laboratoire. L’objectif est d’étudier les processus collisionnels en phase gazeuse d'intérêt astrochimique à basse température en utilisant la technique CPUF (chirped pulse in uniform flow). Ce travail s'inscrit dans le cadre du projet CRESUCHIRP, un programme pluriannuel visant à construire un nouvel appareil CRESU (Cinétique de Réaction en Ecoulement Supersonique Uniforme) couplé à deux spectromètres CP-FTmmW (Chirped-Pulse Fourier Transform mm-Wave) dans le but de déterminer les rapports de branchement des réactions d’intérêt astrochimique. Bien que la spectroscopie CP-FTmmW soit très bien adaptée aux applications à basse température, son efficacité est affectée par de nombreuses difficultés techniques, la plus notable étant l'élargissement collisionnel, un phénomène induit par les collisions qui atténuent le signal moléculaire des espèces étudiées. Une série de mesures spectroscopiques avec un spectromètre en bande Ka a été réalisée à température ambiante pour évaluer son impact en utilisant deux molécules d'intérêt astrochimique, l’acrylonitrile et le benzonitrile sont mis en collisions avec l’hélium. Les résultats illustrent la nécessité d'optimiser l'environnement du CRESU pour permettre une détection quantitative des produits de réaction. Dans ce travail, nous présentons le développement de l'appareil SKISURF (SKImmed uniform SUpeRsonic Flow), où le flux CRESU est échantillonné via un skimmer dans un processus d'expansion secondaire, ayant lieu dans un environnement à température et pression beaucoup plus basses en créant des conditions favorables pour la détection du signal moléculaire. Un spectromètre en bande E est utilisé pour la caractérisation et la réalisation des premières mesures du rapport de branchement de la réaction CN+ éthylène à 35 K, le sondage a été effectué à une température de ~ 5 K. Un système d’une tuyère de Laval pulsée a été conçu, construit et caractérisé comme deuxième technique pour augmenter la sensibilité du CPUF. Il repose sur la pulsation des jets du CRESU à une fréquence synchronisée à l’aide d'un hacheur aérodynamique placé en amont de la tuyère de Laval ce qui permet d'augmenter l'efficacité du pompage et de réduire l'effet de pression. Il permet également de générer des flux à des températures beaucoup plus basses que celles de l'appareil CRESU classique, jusqu'à ~ 6 K. Le système présente aussi un avantage économique car il réduit la quantité de gaz et d'espèces consommés. Les aspects de la conception et la caractérisation à l'aide de méthodes numériques et expérimentales des instruments nouvellement développés sont évoqués.

Le bassin rennais n’est pas épargné par le changement climatique. Les conditions inhabituelles fragilisent déjà le système d’alimentation en eau potable du territoire. Mais qu’en sera-t-il dans le futur ? Les gestionnaires d’Eau du Bassin Rennais ont besoin d’outils pour prédire l’évolution des ressources en eau en amont des ouvrages de captages. Pour y répondre, la démarche de modélisation hydro(géo)logique développée, adaptée au contexte géologique de socle en Bretagne, s’est concentrée sur les relations entre la nappe d’eau souterraine et les cours d’eau. En se basant sur le réseau hydrographique de surface, une méthode de calibration des modèles a été innovée pour estimer les propriétés de la subsurface. L’approche de modélisation basée sur les processus hydrogéologiques reproduit l’intermittence des cours d’eau, indicateur de la résilience des bassins versants. Une fois la calibration validée, les modèles hydrogéologiques sont forcés par de multiples projections climatiques, allant de 1980 à 2100, et selon différents scénarios d’émission de gaz à effet de serre (RCP). Ces simulations hydrologiques fournissent une enveloppe de trajectoires probables d’évolution future du stock d’eau souterraine, du débit des cours d’eau, et de l’intermittence du réseau hydrographique. De manière générale, les projections prévoient une extension des périodes de déficit en eau, avec une occurrence accrue d’années de sécheresses consécutives. Les connaissances apportées et les outils opérationnels développés dans le cadre de cette thèse permettent, d’une part, de progresser sur des questions de recherches en plein essor, et d’autre part, d’offrir de nouvelles perspectives d’anticipation et d’optimisation des stratégies de gestion de l’eau, à l’échelle du territoire.

Le partitionnement d'un ensemble de données de grande taille, où le nombre de classes, d'échantillons d'apprentissage et d'autres connaissances a priori ne sont pas disponibles, pose un défi considérable. Ainsi, la conception de méthodes de partitionnement fiables, où toutes les décisions sont prises uniquement sur la base du tableau de données croisant objets/attributs est un problème complexe. Pour apporter une solution à ce problème, nous nous intéressons dans la cadre de cette thèse au développement de méthodes de partitionnement non supervisées et non paramétriques adaptées aux données de grande taille quel que soit le domaine applicatif. La première partie consacrée aux travaux de l’état de l’art présente d’abord les principaux critères d’évaluation d’une partition et donne ensuite une synthèse des principales méthodes de partitionnement mettant en évidence leurs avantages et leurs limites. La seconde partie présente les trois approches de partitionnement non supervisées développées. Pour confirmer leur caractère général, elles ont été appliquées à trois domaines : l’environnement, la reconnaissance des visages avec expressions et la médecine, avec des données acquises par des capteurs différents. Les évaluations montrent le succès des méthodes développées au vue de la pertinence des résultats. En effet, sans aucune intervention de l'utilisateur, les performances sont meilleures que celles des méthodes semi-supervisées et non supervisées les plus efficaces de l’état de l’art.

Pour déterminer les propriétés mécaniques des matériaux par indentation sphérique, nous proposons dans ce travail différentes définitions de déformations représentatives. L’application de ces définitions de déformations représentatives doit se faire en identifiant en premier lieu, les paramètres mécaniques de la loi d’Hollomon qui aboutissent aux grandeurs physiques les plus proches du matériau indenté à caractériser. Une fois ces paramètres identifiés, les déformations représentatives sont obtenues à partir du calcul du gradient des grandeurs mesurées en fonction des paramètres mécaniques identifiés. Nous nous sommes appuyés sur le modèle dérivable de Lee et al. pour appliquer nos définitions de déformations représentatives. Les résultats montrent, malgré les limitations du modèle reconstruit, qu’il est possible de retrouver des points, de coordonnées (contraintes représentatives; déformations représentatives), très proches de la loi d'écrouissage obtenues par essais de traction. Enfin, nous proposons nos propres modèles numériques dérivables permettant de prédire les grandeurs physiques d’indentation sphériques avec grande précision pour les matériaux métalliques et nous l'appliquons avec succès à la caractérisation mécanique de matériaux métalliques.

Les insectes, en tant qu’ectothermes, sont connus pour vivre dans une large gamme de climats et adoptent différentes stratégies pour résister aux conditions défavorables dont la migration, la diapause ou le maintien de l’activité. Tout au long de cette thèse, les réseaux trophiques de parasitoïdes de pucerons des céréales ont été étudiés le long d’un gradient latitudinal dans la vallée centre-sud du Chili. Nous avons testé si les conditions environnementales le long de ce gradient entraînaient une incidence de diapause plus élevée aux hautes latitudes (plus froides) par rapport aux basses latitudes (plus chaudes). De plus, nous avons exploré si la diapause était régulée par un stimulus biotique (c’est-à-dire l’effet de l’hôte, la disponibilité de l’hôte et la compétition maternelle). Nous avons constaté l’absence d’un gradient de température latitudinal nord-sud clair. Sur la base de l’intensité de l’hiver, les localités échantillonnées ont été classées en zones d’hiver froides, douces ou chaudes. De faibles niveaux d’incidence de diapause ont été observés tout au long du gradient latitudinal. Néanmoins, nous avons observé des changements dans la composition des espèces de pucerons et de parasitoïdes, car leurs niveaux d’abondance relative variaient selon les zones climatiques, montrant que la plupart des individus adultes au sein de la guilde des parasitoïdes étaient actifs pendant l’hiver. De plus, la diapause chez les parasitoïdes de pucerons était influencée par les espèces hôtes attaquées et par la perception de la rareté de l’hôte pendant la diapause hivernale. De même, la compétition intraspécifique directe entre les parasitoïdes femelles dans les conditions estivales s’est traduite par une augmentation de la progéniture en diapause, cependant, cet effet n’a pas été observé dans les conditions hivernales. Ainsi, la plasticité du développement et les réponses évolutives observées offrent une explication mécaniste de la variation adaptative du cycle de vie des parasitoïdes de pucerons, suggérant que le succès des parasitoïdes en tant qu’agents naturels de contrôle biologique dépend fortement de la densité d’hôtes et de l’activité saisonnière.

Les structures discrètes auto-assemblées dirigées par les métaux sont des édifices de grande taille qui cristallisent difficilement et se décomposent rapidement. De plus, la résolution de ces structures est compliquée par des données de diffraction de moyenne qualité. Différentes techniques de sélection de cristaux et une méthode d’affinement de structure, appliquée aux cages, sont discutées avec notamment l’utilisation détaillée du programme Squeeze qui permet de supprimer la contribution des atomes et molécules désordonnés ou non visibles dans ces grandes structures. Deux types de cages isolées et entrelacées sont décrites structuralement. Dans la deuxième partie, une série de nouveaux matériaux conducteurs organiques à base de TMTSF et de dérivés du TTF, et incorporant un nouvel anion fluorotantalate, est décrite et les relations structure-propriétés de conduction sont discutées. La première phase de Bechgaard avec l’anion magnétique hexafluoro-rhénate a été caractérisée et différentes études de stabilité en température et de conduction sont présentées. Le TMTSF et le BEDT-TTF ont été associés à plusieurs anions mixtes hexafluorés de tantale, de rhénium et de phosphore pour former de nouveaux alliages conducteurs. Ces synthèses ont également générées des matériaux avec des anions originaux. Deux méthodes de détermination de la charge sur les TMTSF ont été comparées sur plusieurs conducteurs organiques, issus de ce travail ou d’une base de données cristallographiques.

Les attaques par canaux auxiliaire sont redoutables face aux implémentations cryptographiques. Malgré les attaques passées, et la prolifération d'outils de vérification, ces attaques affectent encore de nombreuses implémentations. Dans ce manuscrit, nous abordons deux aspects de cette problématique, centrés autour de l'attaque et de la défense. Nous avons dévoilé plusieurs attaques par canaux auxiliaires microarchitecturaux sur des implémentations de protocoles PAKE. En particulier, nous avons exposé des attaques sur Dragonfly, utilisé dans la nouvelle norme Wi-Fi WPA3, et SRP, déployé dans de nombreux logiciel tels que ProtonMail ou Apple HomeKit. Nous avons également exploré le manque d'utilisation par les développeurs d'outil permettant de détecter de telles attaques. Nous avons questionné des personnes impliqués dans différents projets cryptographiques afin d'identifier l'origine de ce manque. De leur réponses, nous avons émis des recommandations. Enfin, dans l'optique de mettre fin à la spirale d'attaques-correction sur les implémentations de Dragonfly, nous avons fournis une implémentation formellement vérifiée de la couche cryptographique du protocole, dont l'exécution est indépendante des secrets.

Les sémantiques squelettiques sont un cadre logique pour décrire les sémantiques opérationnelles. Tout d'abord, nous présentons une transformation automatique d'une sémantique squelettique écrite en style grand-pas vers une sémantique équivalente en style petit-pas. Cette transformation est implémentée dans l'outil Necro, ce qui nous permet de générer automatiquement un interpréteur OCaml pour la sémantique petit-pas ainsi qu'une formalisation Coq des deux sémantiques. Nous certifions la transformation de deux manières : nous donnons une preuve papier du cœur de la transformation, et nous générons des scripts de preuve Coq spécialisés durant la transformation. Nous proposons également une méthode automatique pour générer un interpréteur OCaml certifié pour n'importe quel langage défini en sémantiques squelettiques. Pour cela, nous présentons deux nouvelles interprétations des sémantiques squelettiques, sous la forme de machines abstraites déterministe et non-déterministe. Ces machines sont obtenues à partir de l'interprétation grand-pas principale en utilisant la correspondance fonctionnelle, une méthode connue pour transformer un évaluateur en machine abstraite. Ces nouvelles interprétations sont formalisées en Coq, et nous vérifions leur correction. Enfin, nous utilisons le système d'extraction de Coq vers OCaml pour obtenir un interpréteur certifié.

Campylobacter est la bactérie responsable de la majorité des zoonoses en Europe. La viande de volaille est considérée comme une source majeure de contaminations humaines. Pour réduire l'exposition des consommateurs, des mesures de contrôle au niveau de l'abattoir et de l'élevage doivent être développées. L’étude des interactions possibles de Campylobacter avec d'autres microorganismes chez les volailles pourrait conduire au développement de nouvelles stratégies de contrôle. Les objectifs de la thèse étaient de développer une méthode moléculaire rapide et spécifique utilisant la PCR quantitative en temps réel (qPCR) pour détecter Salmonella et quantifier Campylobacter en une seule étape d'analyse et d'étudier l'interaction in vitro et in vivo entre ces deux bactéries et avec d'autres microorganismes. La méthode de la qPCR a été développée et validée sur des échantillons provenant de la production primaire et de la chaine de transformation alimentaire. Un effet positif de Salmonella sur la survie de Campylobacter in vitro lors d’une co-culture en conditions aérobies et une interaction positive entre ces deux bactéries in vivo après co-infection chez les poulets de chair ont été demontrés. Une interaction positive de Blastocystis avec Campylobacter et négative avec Salmonella ont été démontrées dans des fientes des volailles. Cette thèse a permis le développement d’une nouvelle méthode pour la détection de Salmonella et la quantification de Campylobacter en une seule étape. Elle a permis aussi d’identifier des interactions entre Campylobacter, Salmonella et Blastocystis pouvant amener à développer des moyens de lutte.

Les activités présentées dans cette thèse portent sur l'étude et le développement d'antennes à ondes submillimétriques à gain élevé pour les communications sans fil à courte portée. Les prototypes proposés, basés sur une structure simplifiée et entièrement métallique, sont particulièrement adaptés aux systèmes de communication sans fil 6G nécessitant des antennes à faible coût avec de bonnes performances. La première partie de la thèse porte sur le développement d'antennes à haut gain polarisées circulairement et linéairement basées sur différentes technologies. Six antennes ont été conçues et fabriquées démontrant le potentiel des prototypes pour la bande 300 GHz. Une large bande passante et un gain élevé des diagrammes de rayonnement sont obtenus. Enfin, les implémentations et la conception d'antennes multifaisceaux (MBA) à large bande, à faible pertes et à large couverture sont proposées et étudiées. Les MBA sont basés sur des lentilles de Lüneburg à guide d'ondes à plaques parallèles (PPW) entièrement métalliques avec des structures périodiques. La première mise en œuvre consiste en des cylindres métalliques périodiques d'épaisseurs différentes. L'épaisseur du cylindre imite l'indice de réfraction équivalent de la loi de Lunebourg. La deuxième implémentation correspond à l’utilisation de cylindres métalliques de tailles uniformes. Les entrefers de la plaque supérieure PPW contrôlent l'indice de réfraction équivalent de la loi de Lunebourg. Les deux implémentations ont montré de bonnes performances avec une large couverture de ± 65 ° et de faibles pertes de balayage.