Les dispositifs médicaux implantables transforment la façon dont nous prenons soin de notre santé. Ils peuvent surveiller les signaux de notre corps et fournir des traitements personnalisés. Toutefois, ces dispositifs sont limités parce qu'ils dépendent de grosses batteries qui doivent être remplacées par chirurgie. Ainsi, il est essentiel de trouver des moyens de les alimenter sans utiliser de piles, ce qui les rendrait encore plus petits et plus performants. Cette thèse relève ce défi en développant de nouveaux moyens d'alimenter sans fil ces dispositifs profondément implantés. Tout d'abord, elle explore la façon dont l'énergie voyage entre l'émetteur à l'extérieur du corps et le récepteur implanté afin de trouver la meilleure façon de l'alimenter. Ensuite, il introduit des techniques uniques qui utilisent des algorithmes innovants pour s'assurer que ces dispositifs peuvent être alimentés efficacement et en toute sécurité. À cette fin, cette thèse utilise des modèles numériques et des exemples pratiques pour montrer le fonctionnement et les performances de ces nouvelles techniques. Ces modèles sont également utilisés pour comparer cette nouvelle technique aux méthodes courantes. Enfin, elle donne des conseils pratiques sur la manière de la mettre en œuvre concrètement. Finalement, cette recherche aide à développer des dispositifs médicaux sans pile qui sont efficaces et peuvent être adaptés à différentes applications. Elle garantit également la sécurité des patients et donne des indications sur la manière d'alimenter la prochaine génération de dispositifs bioélectroniques. Enfin, elle offre une perspective sur l'avenir des technologies d'alimentation sans fil appliquées aux implants médicaux.

La demande croissante de systèmes à large bande et à large scan pour les liaisons de communication par satellite (SatCom) requiert des technologies plus efficaces et complexes. Les antennes à réseau phasé actif, comme le "Connected Slot", sont la conception la plus intrigante de ces dernières années. Par conséquent, les exigences sont extrêmement élevées: large bande passante, proche d'une décennie, faible un rapport d'onde stationnaires actif ROS < 3 et une bonne pureté de polarisation. Une grand angle en élévation (jusqu'à 60°) sur un secteur angulaire couvrant tout le plan azimutal est également exigée. Cette thèse vise à analyser, concevoir et fabriquer un prototype de réseau de 10x10 éléments. Les réseaux consistent en une ouverture de slot avec un réflecteur de support et des sections d'adaptation de superstrat caractérisées par des couches diélectriques artificielles (ADLs). Des couches métalliques imprimées sont introduites dans un hôte diélectrique pour réduire la permittivité et supprimer les ondes de surface. L'objectif de la thèse est d'élargir la bande passante avec de nouvelles innovations sur le plan de rayonnement pour obtenir une meilleure adaptation d'impédance. Un empilement final concernant les problèmes possibles a été présenté et est en cours de fabrication. Une configuration finale et des résultats de simulation ont été discutés.

De par leur omniprésence, la sécurité des systèmes informatiques est un enjeu majeur. Dans cette thèse, nous visons à garantir une sécurité contre un certain type d'attaque : les attaques par canal caché temporel. Ces attaques utilisent le temps d'exécution d'un programme pour déduire des informations sur le système. En particulier, on dit d'un programme qu'il est constant-time lorsqu'il n'est pas sensible à ce type d'attaques. Cela passe par des contraintes sur le programmes, qui ne doit ni réaliser de décisions en utilisant de valeurs secrètes, ni utiliser un de ces secrets pour accéder à la mémoire. Nous présentons dans ce document une méthode permettant de garantir la propriété constant-time d'un programme. Cette méthode est une transformation à haut niveau, suivi d'une compilation par Jasmin pour préserver la propriété. Nous présentons également la preuve de la sécurité et de la préservation sémantique de cette méthode.

Ce travail de thèse comprend trois projets axés sur la fonctionnalisation de dérivé du ferrocène. La première partie de ce travail est focalisée sur la synthèse de ferrocènes substitués en utilisant des sulfonamides N,N-dialkylés tant comme groupements directeurs de métallation dirigée (MD) que comme groupements stabilisants pour la migration d’halogène. L’emploi de ces méthodologies a ainsi permis l’obtention d'une bibliothèque de dérivés polysubstitués, certains démontrant leur utilité en tant que ligands dans la réaction de couplage de Suzuki-Miyaura. La deuxième partie de cette étude a été consacrée à l’emploi de sulfoxydes chiraux en tant que groupes directeurs dans la MD diastéréosélective. Des ferrocènes-1,2- disulfoxydes énantiopurs ont notamment été synthétisés pour la première fois et évalués en tant que ligands en addition conjuguée d’acides boroniques catalysée par un complexe de rhodium. Finalement, des ferrocènedisulfoxides énantiopurs hautement substitués, notamment les tout premiers dérivés décasubstitués, ont finalement été préparés. La dernière partie de ce travail a été consacrée à la fonctionnalisation de la ferrocène triflone, notamment par l’emploi de réactions de MD et de migration d’halogène. La déprotoliothiation énantiosélective de ces composés a finalement été optimisée, avec des résultats particulièrement prometteurs. Ces efforts de recherche constituent une importante contribution à la chimie organométallique et offrent des perspectives précieuses sur la synthèse originale de ferrocènes polysubstitués.

La stimulation électrique transcrânienne (tES, en anglais) est une technique de stimulation cérébrale non-invasive émergente de par sa capacité à améliorer les performances cognitives et l'intérêt de son application dans le cadre de maladies neurodégénératives. Les objectifs de la présente thèse étaient d'étudier les aspects numériques de la modélisation de la tES. En effet, la modélisation est une part importante de par la nécessité de prédire et doser la stimulation ainsi que pour améliorer sa précision. La première étude menée a démontré la limite de l'approximation quasi-statique à partir du MHz. Aussi, l'erreur introduite en négligeant les propriétés capacitives des tissus est importante, allant jusqu'à 20 % à 10 Hz au niveau de la zone ciblée. Dans un second temps, il a été montré une forte variabilité due à celle sur les valeurs des propriétés diélectriques, ainsi qu'une relation entre la forme des gyri et la variation de champ électrique. Finalement, la relation de dépendance entre la fréquence de stimulation et l’entraînement cellulaire d'une large variété de type de neurones a été étudiée par l'utilisation de modèles morpho-réalistiques et simplifiés. Les résultats soulignent la préférence des cellules excitatrices pour les fréquences de stimulation proches de leur activité intrinsèque alors que les cellules inhibitrices tendent à être entraînées pour une fréquence de stimulation plus haute (> 40 Hz).

La tractographie de la matière blanche cérébrale est une méthode très prometteuse pour l'évaluation des trajectoires des fibres nerveuses, à partir d’IRM de diffusion (IRMd). En utilisant des méthodes d'analyse novatrices, elle permet d’estimer une véritable cartographie anatomique et fonctionnelle. L'avancement des techniques IRM a grandement amélioré notre capacité à quantifier la structure des réseaux cérébraux, accélérant ainsi la compréhension des altérations liées aux maladies. Malgré cela, de telles approches de tractographie restent encore limitées pour diverses raisons. En effet, des eudes ont indiqué que les algorithmes de tractographie les plus avancés ont tendance à générer un grand nombre de faisceaux de fibres, ce qui entraîne par conséquent un taux élevé de faux positifs. Dans cette thèse, notre objectif a été de proposer des méthodes innovantes pour améliorer l’estimation des fibres. Nous nous sommes, dans un premier temps, intéressés au développement d'une méthode visant à guider les algorithmes de tractographie en utilisant des a priori anatomiques, basés sur des « Orientation Distribution functions » (ODF), avec pour objectif d’améliorer l’estimation des fibres dans des régions complexes. Cette méthode utilise des a priori anatomiques, exprimés sous la forme de "Track Orientation Distribution (TOD)" calculés à partir d'atlas de fibres segmentées. Cette approche permet ainsi de mieux caractériser la variabilité de la microstructure entre les individus. Durant l'étape de tractographie, les données IRMd et les a priori TOD sont combinés à l'aide de géométrie Riemannienne améliorant l’estimation de la fibre dans des régions complexes. Des études, à la fois sur données IRMd simulées et sur données réelles hautes qualités, ont montré que l'ajout d' a priori anatomique augmente de façon significative la qualité de l'estimation des faisceaux dans les régions de croisement de fibres. Nous avons ensuite testé nos approches sur une cohorte clinique de patients atteints de dépression résistante afin d'identifier des biomarqueurs de cette pathologie. Pour cela, nous avons réalisé des analyses multivariées des métriques de microstructure extraites des modèles ODF le long des fibres. Nous avons identifié des modifications sur plusieurs faisceaux de fibres associées à la résistance au traitement. Cette étude nous a permis de monter que l'ajout d'a priori anatomiques peut servir à guider les algorithmes de tractographie de données cliniques de basses résolutions. En parallèle à ce travail, nous avons développé une nouvelle métrique de comparaison de tractogrammes, basée sur la théorie de transport optimale et sur la distance de Wasserstein.  Notre étude montre que l'utilisation de cette métrique donne des informations complémentaires à celles couramment utilisées (score de Dice, corrélation). En effet, cette mesure permet de mesurer une distance entre chaque fibre du tractogramme.

L’électronique organique (EO) s’articule autour de l’utilisation des semi-conducteurs organiques (SCOs). Les diodes organiques électroluminescentes (OLEDs) font partie des technologies électroniques les plus matures et sont déjà présentes dans nos smartphones, ordinateurs et téléviseurs. Durant cette thèse, nous nous sommes particulièrement intéressés à l’élaboration de matrices hôtes pour la seconde génération d’OLEDs : les diodes organiques électrophosphorescentes (PhOLEDs). Deux design moléculaires différents ont été conçus avec deux objectifs différents. Le premier objectif consiste à développer de nouvelles matrices hôtes utilisant l’architecture Donneur-spiro-Accepteur pour des PhOLEDs monocouches, qui sont des dispositifs simplifiés utilisant seulement les électrodes et la couche émissive. Ces travaux ont conduit à la fabrication de PhOLEDs monocouches des trois couleurs présentes dans un pixel (rouge, vert et bleu), et des couleurs pour l’éclairage (jaune et blanc). Des records de performances ont été obtenus. Le deuxième objectif consiste à développer de nouveaux SCOs appelés nano-anneaux. Après un chapitre bibliographique analysant les performances des nano-anneaux en EO, nous présenterons une étude de structure/propriétés de nano-anneaux donneur-accepteur. Ces travaux, nous ont permis de mieux comprendre les propriétés singulières de ces composés cycliques à base de carbazoles, qui ont ensuite ont été incorporés dans des PhOLEDs multicouches pour évaluer leurs performances en tant que matrice hôtes. Ces travaux représentent les premiers exemples du domaine.

Ce travail de recherche porte sur l’élaboration de nouveaux matériaux céramiques sulfures et oxysulfures transparents dans l’infrarouge pour des applications en optique passive. La synthèse par combustion permet l’élaboration des poudres précurseurs de BaLa₂S₄ et La₂O₂S. Un traitement de sulfuration sous H₂S ou H₂S/H₂ à haute température est nécessaire pour obtenir des poudres de très grande pureté. Différentes méthodes de frittage ont été mises en œuvre afin de densifier le sulfure ternaire BaLa₂S₄ : pressage à chaud et frittage naturel sous H₂S suivi d’un post-traitement par compaction isostatique à chaud. Cette dernière technique permet l’obtention de céramiques de BaLa₂S₄ transparentes dans l’infrarouge. Cependant la transparence est limitée par des bandes d’absorption associées à la présence d’oxygène résiduel. La densification des poudres de La₂O₂S est réalisée par pressage à chaud. Une densité supérieure à 99 % est atteinte après seulement 2 h de frittage. Le broyage des poudres de La₂O₂S permet une importante optimisation de leurs morphologies conduisant à une amélioration significative des performances optiques des céramiques obtenues. Ainsi, la fenêtre de transparence s’étend de 1 à 10 µm avec une transmission maximale théorique atteinte autour de 7 µm. Un travail complémentaire serait nécessaire pour maximiser la transparence aux courtes longueurs d’onde afin d’envisager des applications en optique active.

L’éclogitisation est un processus emblématique des zones de subduction continentales. Elle fait intervenir aussi bien la transformation de l’assemblage minéralogique, une modification de rhéologie et de perméabilité, une interaction entre fluides et roche, et une déformation tantôt visqueuse, tantôt cassante, susceptible de causer des séismes. L’étude des couplages entre réactions métamorphiques, déformation et fluides est donc cruciale pour comprendre la nature et la rhéologie de la croûte continentale inférieure lorsque celle-ci atteint des conditions de haute pression. Cette thèse a pour objet l’étude de ces couplages, à travers un cas de terrain précis : l’éclogitisation de la granulite de l’île d’Holsnøy, une partie aujourd’hui exhumée de l’ancienne croûte inférieure de la chaîne de montagnes calédonienne, dans les Arcs de Bergen à l’ouest de la Norvège. L’observation des structures sur le terrain révèle que la déformation et la circulation de fluides sont les moteurs de l’éclogitisation de la croûte inférieure. Cependant, l’évolution temporelle et les conditions de pression des zones éclogitiques sont toujours énigmatiques. Au cours de cette thèse, je me suis donc appliqué à comprendre comment les rétroactions entre transformation métamorphique, transport de fluides et déformation peuvent expliquer l’évolution spatio-temporelle des zones éclogitiques d’Holsnøy. Cette thèse est structurée en trois chapitres principaux, qui correspondent à deux articles scientifiques déjà publiés, et un troisième en préparation. Dans un premier temps, j’ai réalisé une étude pétrologique détaillée d’une bande de cisaillement éclogitique de Holsnøy, afin de déterminer les changements minéralogiques et texturaux qui transforment la granulite en éclogite au cours des réactions métamorphiques successives. Ces observations révèlent que les premières réactions affaiblissent la granulite, et les dernières réactions restaurent en partie la résistance de la roche. J’ai élaboré un modèle numérique qui illustre que ce mécanisme d’affaiblissement transitoire, associé à la circulation de fluides, contribue à l’élargissement des bandes de cisaillement au cours du temps. Dans un deuxième temps, j’ai élaboré un modèle numérique pour étudier comment l’apport épisodique de fluides pressurisés peut propager l’éclogitisation dans la granulite, même si elle est imperméable. Je montre qu’il existe une rétroaction positive entre circulation de fluides et éclogitisation : un apport de fluides provoque l’éclogitisation, et cette réaction densifie la roche, ce qui génère de la porosité, favorisant ainsi la circulation de fluides. Un front hydro-réactif peut donc se propager rapidement dans la granulite imperméable et causer son éclogitisation. Le couplage fluides-réaction est donc un processus plausible d’évolution des zones éclogitiques de Holsnøy. Afin de réunir les résultats des deux premiers articles, j’ai pour finir complété le modèle précédent afin de prendre en compte la déformation ainsi que les effets rhéologiques de l’éclogitisation. Cette étude montre que la déformation dans un milieu rhéologiquement hétérogène peut générer des variations locales de pression de plusieurs kbar. Celles-ci peuvent expliquer la juxtaposition de roches de faciès métamorphiques différents au même niveau crustal. La circulations de fluides peut toutefois affecter ces variations de pression.

Avec le développement de systèmes de prise de décision automatisés et optimisés, le partitionnement de grands flux de données, qui ne dépend pas d'échantillons d'apprentissage, attire de plus en plus l'attention. Dans l'état de l'art, la majorité des méthodes de partitionnement de flux de données sont paramétriques, ce qui nécessite la spécification d'un ou plusieurs paramètres définis par l'utilisateur et/ou du nombre de classes avant le processus de partitionnement. En effet, dans les applications pratiques, obtenir des connaissances a priori sur l'ensemble de données et déterminer les valeurs de paramètres optimales à l'avance est un défi. Par conséquent, notre recherche se concentre sur le développement d'une méthode non supervisée et non paramétrique facile à utiliser par les utilisateurs, bénéficiant du fait qu'elle élimine le besoin de connaissances a priori et supprime la nécessité de régler les paramètres de manière empirique. La méthode développée peut estimer de manière autonome le nombre de classes et partitionner le flux de données. Elle est efficace pour partitionner un flux de données de grandes tailles spatiale et spectrale, en particulier les flux de données hyperspectraux. La méthode proposée a été évaluée sur des bases de données réelles et synthétiques. Selon plusieurs critères d'évaluation objectifs, elle surpasse les cinq méthodes de partitionnement de flux de données comparées (trois méthodes paramétriques non supervisées, une méthode semi-supervisée et une méthode supervisée utilisant l'apprentissage actif).