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Les décharges Sparks sont des décharges électriques transitoires avec une courte durée de vie. Par rapport à son initiation en milieu gazeux, l’initiation de ce type de décharges dans un liquide diélectrique induit de nouveaux phénomènes physico-chimiques dans le plasma et aux interfaces plasma-liquide et plasma-électrodes. Depuis une vingtaine d’années, la recherche scientifique exploite les propriétés de ces décharges pour des applications diverses : dépollution de liquide, synthèse de nanoparticules, usinage par électro-érosion, etc. Dans ce contexte, ce mémoire a pour objectif d’apporter une meilleure compréhension de la physique des décharges Sparks dans les liquides diélectriques. Les décharges dans les liquides se caractérisent par un comportement stochastique fort. Des études statistiques d’un nombre important de décharges sur les caractéristiques électriques ont été effectuées en fonction de différents paramètres. Ces paramètres sont la distance inter-électrodes, la nature des électrodes ainsi que la polarité de la tension appliquée. L’acquisition des courbes courant-tension de chaque décharge permet de déterminer ses propriétés électriques, soient la tension de claquage, le courant de la décharge, le délai de claquage, la charge injectée, la probabilité de claquage, etc. L’influence d’un champ magnétique externe, en particulier son orientation par rapport à l’axe des électrodes, sur les caractéristiques de la décharge a ensuite été explorée. L’étude des interactions plasma-électrode en fonction de l’orientation du champ magnétique a été réalisée en analysant des images de la dispersion des impacts créés par les décharges sur la contre-électrode et de l’érosion de la pointe. De plus, nous avons démontré que la nature du matériau des électrodes, en particulier ses propriétés magnétiques, influe grandement le taux d’érosion de celles-ci. Les résultats rapportés dans ce mémoire contribueront non seulement à l’avancement de la physique des décharges dans les liquides, mais aussi au développement / optimisation des applications dans des différents domaines technologiques., Spark discharges are transient electric discharges with a short lifetime. Compared to its initiation in a gaseous medium, the initiation of this type of discharges in a dielectric liquid induces new physico-chemical phenomena in the plasma and at the plasma-liquid and plasma-electrode interfaces. For about twenty years, scientific research has been exploiting the properties of these discharges for various applications: liquid depollution, nanoparticle synthesis, electro-erosion machining, etc. In this context, this thesis aims to provide a better understanding of the physics of Sparks discharges in dielectric liquids. Discharges in liquids are characterized by a strong stochastic behavior. Statistical studies of a large number of discharges on the electrical characteristics have been performed as a function of different parameters. These parameters are the inter-electrode distance, the nature of the electrodes and the polarity of the applied voltage. The acquisition of the current-voltage curves of each discharge allows to determine its electrical properties, i.e. the breakdown voltage, the discharge current, the breakdown delay, the injected charge, the breakdown probability, etc. The influence of an external magnetic field, in particular its orientation relative to the axis of the electrodes, on the characteristics of the discharge was then explored. The study of the plasma-electrode interactions as a function of the magnetic field orientation was performed by analyzing images of the dispersion of the impacts created by the discharges on the counter-electrode and the erosion of the tip. Furthermore, we have shown that the nature of the electrode material, in particular its magnetic properties, greatly influences the rate of electrode erosion. The results reported in this thesis will contribute not only to the advancement of the physics of discharges in liquids, but also to the development / optimization of applications in different technological fields.

The arrival of new telescopes and the improvement of the techniques of numerical simulations allow important progress to be made in the understanding of the mechanisms of star formation in the Universe. It's a major challenge, because star formation is determined by events at very large scales (a galaxy) and very small scales (the kernel of the atoms) and all the scales in the middle. This thesis aims at determining what are the main processes that may explain the star formation rate, that is the speed at which the gas from galaxies is converted into stars. In this work I tackle several scales and environments, but I focus on disk galaxies with a gas mass equal or up to fifteen times the gas mass in the Milky Way. The heart of the thesis is the numerical simulation of kiloparsec regions of galactic disk to study the role of stellar feedback, magnetic field and large scale turbulence on the star formation rate. The latter is found to be crucial in gas-rich galaxies and that prompted me to study more precisely the role of turbulence, in particular how it is generated in the galactic disk., Le développement de nouveaux télescopes spatiaux et terrestres, ainsi que l'amélioration des capacités et des techniques de simulations promettent des progrès important dans la compréhension des mécanismes de la formation stellaire. C'est un défi colossal, car la formation stellaire est un processus qui se joue à la fois à l'échelle très vaste d'une galaxie et à l'échelle plus petite d'un système stellaire (voire de l'atome), sans oublier toutes les échelles intermédiaires. Le travail de la thèse que vous vous apprêtez à lire a pour objectif principal de comprendre quels sont les processus physiques majeurs qui expliquent le taux de formation des étoiles, c'est-à-dire la vitesse à laquelle le gaz qui compose en partie les galaxies s'effondre pour former des étoiles. C'est un travail multifacette et multiéchelle, mais qui se focalise sur les disques galactiques, de masse similaire ou jusqu'à quinze fois plus massives que la nôtre. Le cœur de la thèse porte sur la régulation du taux de formation d'étoiles à l'échelle du kiloparsec. À l'aide de simulations numériques, il s'agit de voir quels sont les processus physiques qui permettent d'expliquer les relations observées avec la quantité de gaz, en quantifiant notamment l'importance de la rétroaction stellaire et du champ magnétique. J'y mets en évidence le rôle essentiel joué par la turbulence à grande échelle dans les galaxies riches en gaz. Cela m'a poussé à l'étudier plus précisément, notamment pour comprendre sa génération dans le disque galactique.

International audience; A novel and original method of LF magnetic field imaging is presented, that uses a magnetic thin film coated with fluorescent dye. Due to high permeability and consequent hysteresis losses, the film is heated by the field. As the fluorescence of the coated material is temperature-dependent, magnetic field mapping can be obtained in a short time and on a large surface by recording images with a S-CMOS camera. This principle had been previously presented in the microwave regime, for both electric and magnetic fields imaging; here we propose first results in the low frequency regime (kHz frequency range).

From mechanical to electrical effects, a direct lightning strike to an industrial facility can cause severe damage. Knowing what to expect is not only fundamental to design the lightning protection system of the facility, but also necessary to achieve reliability and safety. One can find valuable principles in the existing literature to protect structures and equipment against the adverse effects of lightning. However, the principles which current standards are based on cannot be used in the safety demonstration. There is hence a growing need for accurate and validated tools to estimate the effects of lightning strikes and assess the risk associated. In this thesis, we have decided to focus on the indirect effects of direct lightning strikes on large industrial facilities. More specifically, on estimating the peak-values of the transient magnetic field generated by a direct strike inside industrial buildings, and the surges induced in underground cables when one of the buildings in the facility is struck by lightning. We carry out simulations using TEMSI-FD, a full-wave solver based on the finite-difference time-domain (FDTD) method. Then, using the data obtained from the simulations, we build different surrogate models to create a set of engineering tools to calculate the peak-values. Full-wave simulations can be computationally expensive and time consuming. Sometimes all one needs is a quick yet reasonable estimation of the values., Le foudroiement d’une installation industrielle peut engendrer de graves dégâts. L’estimation des effets de la foudre est non seulement essentielle pour concevoir le système de protection, mais également nécessaire pour assurer la fiabilité et la sûreté des installations. Les méthodes d’estimation proposées dans les référentiels de protection contre la foudre ne sont pas adaptées au cas particulier des installations industrielles et ne peuvent pas être utilisées dans la démonstration de sûreté des sites. Il existe donc un besoin croissant d'outils précis et validés pour estimer les effets de la foudre et évaluer le risque associé. Dans ce manuscrit, nous avons décidé de nous focaliser sur les effets indirects de la foudre sur des installations industrielles, plus précisément, sur les perturbations électriques occasionnées par le foudroiement d’un bâtiment industriel et sur l’évaluation du champ magnétique à l’intérieur du bâtiment foudroyé. Des simulations sont réalisées à l'aide de TEMSI-FD, un logiciel de calcul scientifique basé sur la méthode des différences finies dans le domaine temporel (FDTD). Puis, en utilisant les résultats des simulations, nous construisons des métamodèles afin de créer un ensemble d'outils de calcul simples et précis destiné aux services d’ingénierie.

Si les effets des champs électromagnétiques basses fréquences à court terme sont relativement connus, il n’existe pas actuellement de consensus sur les effets à long terme. Dans le cadre professionnel, la réglementation impose à l’employeur de procéder à une estimation du niveau d’exposition des travailleurs, dès lors que les niveaux de champ magnétique dépassent un certain seuil. Lorsqu’il est impossible de procéder autrement, il est nécessaire de calculer le champ électromagnétique à l’intérieur même du corps humain par des techniques de dosimétrie numérique. Ces techniques consiste à réaliser des simulations avec des modèles anatomiques très détaillés du corps humain appelés « fantômes ». Or, tous les fantômes existants sont donnés dans une position figée, debout avec les bras le long du corps. Il est donc nécessaire de disposer de nouveaux outils ou modèles permettant de simuler les interactions entre l’exposition en basse fréquence (50-100 kHz) et le corps humain, en fonction des postes occupés.

Neste trabalho apresentamos os resultados da aplicação de duas Unidades de Ensino Potencialmente Significativas (UEPS) para abordar o conceito de Campo Magnético em disciplina de Eletromagnetismo a nível de Física Geral (Ensino Superior) em dois contextos. Empregou-se as UEPS em doze encontros de 100 minutos divididos em sessões de aula expositivo-dialogada em que se abordava o conteúdo de maneira sintética, à qual foi designada carga horária de 40 por cento da aula, e de aula de resolução de problemas em que se punha os alunos a interagirem em atividades de resolução de problemas, à qual se atribuiu 60 por cento da carga horária da aula. Para a análise dos dados, recorreu-se à metodologia da Análise de Conteúdo e se considerou como variáveis inferidas possíveis os modos de conceitualização dos estudantes, estruturas de Invariantes Operatórios utilizados por eles. Usando-se a teoria dos Campos Conceituais para analisar-se os dados, necessitou-se estabelecer uma construção inicial de um Campo Conceitual para o conceito de Campo Magnético, construção esta pautada, a princípio, em parâmetros epistemológicos do conteúdo das Situações. Chegou-se a quatro grandes classes de Situações, das quais duas são discutidas neste trabalho, quais sejam, descrição de interações magnéticas e representação simbólica do Campo Magnético. A partir daí nota-se, no emprego das UEPS, o uso de conhecimentos prévios próximos aos identificados na literatura, a saber, os que possuem ideias de Interação Magnética semelhante à Elétrica e de Campo Magnético como entidade operacional, no caso de Situações para descrever interações magnéticas, e de Campo Magnético como semelhante ao Campo Elétrico, no caso de Situações para representar externamente o Campo Magnético. Ao longo das UEPS evidencia-se um contínuo processo de construção de novas formas de conceitualização mais próximas às científicos, o que parece indicar as UEPS como possíveis Estratégias Didáticas facilitadoras da Aprendizagem Significativa. En este trabajo presentamos los resultados de la aplicación de dos Unidades de Enseñanza Potencialmente Significativas (UEPS) para enseñar el concepto de Campo Magnético en una asignatura de Electromagnetismo en nivel de Física General (nivel universitario) en dos contextos. Las UEPS fueron desarrolladas en doce clases de 100 minutos dividas en sesiones de aula expositiva-dialogada en las cuales se discutía el contenido sintéticamente, a la cual fue designada una carga horaria de 40 por ciento de la clase, y de una sesión de resolución de problemas que involucraba poner los alumnos en interacción social en las actividades de resolución de problemas, a las cuales se atribuyó 60 por ciento de la carga horaria de la clase. Para el análisis de datos, se recurrió a la metodología del Análisis de Contenido y se consideró como variables inferidas los modos de conceptualización de los estudiantes, Invariantes Operatorios que pueden haber sido utilizados por ellos. Utilizándose la teoría de los Campos Conceptuales para analizarse los datos, se necesitó establecer la construcción inicial de un Campo Conceptual para el concepto de Campo Magnético, proceso basado, de principio, en parámetros epistemológicos del contenido de las situaciones que lo compusieron. Se alcanzó cuatro grandes clases de situaciones, de las cuales dos son abordadas en esta investigación, a saber, descripción de interacciones magnéticos y representación simbólica del Campo Magnético. De ahí se nota, en la conducción de las UEPS, la utilización de conocimientos previos próximos a los identificados en la literatura sobre enseñanza de electromagnetismo, o sea, los asociados a las ideas de interacción magnética semejante a la interacción eléctrica, y de Campo Magnético como entidad operacional en el caso de situaciones para describir interacciones magnéticas, y de Campo Magnético como similar al Campo Eléctrico, cuando se trata de situaciones para representar simbólicamente el Campo Magnético. A lo largo de las UEPS se evidencia un continuo proceso de construcción de nuevas formas de conceptualización más cercanas de las científicas, lo que parece indicar las UEPS como posibles estrategias didácticas que pueden proveer condiciones para la ocurrencia de procesos más significativos de aprendizaje. In this work we present the results of the application of two Potentially Meaningful Teaching Units (PMTU) to teach the concept of Magnetic Field in an undergraduate level, Basic physics, electromagnetism discipline. We implemented the PMTU in twelve classes divided in expository-dialogued classes in which we presented the content in a synthetic way, to which we designed 40 percent of the total class time, and in problem-solving activities in which we put students to interact among themselves, to which we attributed 60 percent of the total class time. To analyze data, we borrowed Bardin's Content Analysis procedures and we considered as possible inferred variables students' conceptualization modes, structures of Operatory Invariants possibly used by them. Using the theory of Conceptual Fields to analyze data, it was necessary to establish an initial construction of a Conceptual Field for the concept of Magnetic Field, a construction based upon situations' epistemological parameters. To turn it possible to evaluate Meaningful Learning evidences, we found four broad classes of Situations, from whose two are discussed in this work, namely, Description of Magnetic Interactions and External Symbolic Representation of the Magnetic Field. Based on that we could note, when implementing the PMTU, prior knowledge elements enclosed in possible schemas, nearly similar to the ones identified in literature, that is, the ones conceiving the ideas of identity between Magnetic and Electric Interactions and of Magnetic Field as operational entities, in situations in which it was necessary to Describe Magnetic Interactions, and of Magnetic Fields as similar to the Electric Field, in situations in which it was necessary to Symbolically Represent the Magnetic Field. Throughout the PMTU we evidenced a continuous process of construction of new forms of conceptualization which were closer to the scientific ones, something indicating the PMTU as possible Didactic Strategies to facilitate Meaningful Learning. Dans cet article, nous présentons les résultats de l'application de deux unités d'enseignement potentiellement significatives (UEPS) pour aborder le concept de champ magnétique dans le domaine de l'électromagnétisme au niveau de la physique générale (enseignement supérieur) dans deux contextes. Nous avons utilisé les UEPS dans douze réunions de 100 minutes divisées en sessions qui traitait le contenu de manière synthétique. D'abord, une charge de cours de 40% a été attribuée et en suite un cours de résolution de problèmes a été appliquée, dans lequel les étudiants devaient interagir de façon à résoudre les problèmes proposés dans les 60% restant du cours. Pour l'analyse des données, nous avons utilisé la méthodologie d'analyse de contenu et nous avons considéré comme variables possibles les formes de conceptualisation, structures de Invariants Opératoires utilisés par ils. En utilisant la théorie des Champs Conceptuels pour analyser les données, il était nécessaire d'établir une construction initiale d'un champ conceptuel pour le concept de champ magnétique, construction reposant d'abord sur des paramètres épistémologiques du contenu de situations. Quatre grandes catégories de situations ont été atteintes, dont deux sont décrites dans le présent document, à savoir, description des interactions magnétiques et la représentation symbolique extérieure du champ magnétique. De ce fait, il est noté, dans l'utilisation de l'UEPS, des connaissances antérieures contenues dans des schémas possibles proches de ceux identifiés dans la littérature, à savoir, ceux qui ont des idées d'interaction magnétique similaires à celles des champs électriques et magnétiques en tant qu'entité opérationnelle, dans le cas de situations décrivant les interactions magnétiques, et de champ magnétique comme similaire au champ électrique, dans le cas de situations représentant extérieurement le champ magnétique. À travers les UEPS, il existe un processus continu de construction des nouvelles formes de conceptualisation plus proches des scientifiques, ce qui semble indiquer que les LIF sont des stratégies didactiques possibles qui facilitent l'apprentissage significatif.

The novel reactor has been designed to perform chemical reactions under the influence of a magnetic field generated by alternating magnetic poles as a function of time. The system was successfully employed to synthesize a series of 1,5-disubstituted-1,2,3-triazolines via the regioselective [3 + 2] cycloaddition reactions between alkyl/aryl azides and nitroolefins catalysed by Zepto (para magnetic ultra-blue carboxy functionalized) microspheres (bead diameter 2.5 μm). All of the reactions went smoothly without any adverse effect on nitro, cyano, thienyl, hydroxy, halogens, and ether functions at 25 ± 2 °C and afforded 82%–99% pure products at a magnetic field of 18.99 mT and an exposure time of 180–240 min. The influence of the magnetic force exerted on the magnetic materials was found to enhance the catalytic activity of microspheres. The catalyst could easily be separated by simple centrifugation, which could be reused for at least 15 runs with no loss in activity.

The magnetic confinement fusion in Tokamak-like reactors and the spatial field with satellites payloads share the use of High-Frequency (HF) and high power (kilowatt to megawatt) vacuum systems. The transmissible power of such systems %max is limited by the multipactor effect, which appears when the electrons in the system enter in resonance with the HF signal. If their energy is high enough, other electrons can be extracted from the walls and the electrons population can grow exponentially. The created electron cloud can disturb the transmitted signal, outgas the surfaces or provoke an electric arc.Even if the multipactor is well understood in the simplest configurations (e.g. : metallic rectangular waveguides), its prediction is more complex in advanced scenarios, in particular when dielectrics and/or magnetic fields are present. These two parameters influence the electrons trajectories as well as the electron emission phenomenon at the origin of the electron population augmentation. The goal of this PhD is to model and understand the multipactor apparition in these complex configurations. In this framework, I developed the model POTOMAC (Physical simulatiOn TOol for Multipactor in AdvancedConfigurations). Thanks to POTOMAC, I observed the tremendous effect of the electron emission model on the multipactor apparition, especially when dielectrics are present. In order to model realistic geometries, I proposed an extension of Dionne model to three dimensions, which is the only electron emission model that can take into account the influence of the chargedeposited on the surface of dielectrics.Finally, I showed that the accumulation of charges on the surface of such materials had a tremendous effect on the multipactor apparition, by advantaging or disadvantaging some multipactor modes. This influence was partially checked experimentally, in collaboration with an industrial partner.; La fusion nucléaire contrôlée par confinement magnétique dans les réacteurs de type Tokamak et le spatial avec les charges utiles des satellites ont en commun d’utiliser des systèmes haute-fréquence (HF) de forte puissance (du kilowatt au mégawatt) et fonctionnant sous vide. La puissance transmissible par de tels systèmes %max est limitée par l’effet multipactor, qui apparaît quand les électrons présents dans le système entrent en résonance avec le signal HF. Si leur énergie est suffisante, d’autres électrons peuvent être extraits des parois et la population électronique peut croitre de manière exponentielle.Ce nuage électronique peut perturber le signal transmis, dégrader des surfaces voire provoquer un arc électrique.Bien maîtrisée dans les configurations les plus simples (e.g. : guide d’onde rectangulaire métallique), la prévision du phénomène multipactor est plus difficile dans les scénarios complexes, notamment en présence de champs magnétiques et/ou de matériaux de type diélectriques. Ces deux paramètres influencent aussi bien les trajectoires des électrons que les phénomènes d’émission secondaire à l’origine de l’augmentation de la population électronique. L’objectif de la thèse est de modéliser et comprendre l’apparition du multipactor dans ces configurations complexes. Dans ce cadre, j’ai développé le modèle POTOMAC (Physical simulatiOn TOol for Multipactor in Advanced Configurations).Grâce à POTOMAC, j’ai tout d’abord pu montrer que la précision du modèle d’émission électronique utilisé avait une importance capitale, et ce d’autant plus que la configuration étudiée utilise des matériaux diélectriques. Pour modéliser des géométries réalistes, j’ai proposé une extension en trois dimensions du modèle de Dionne, qui est le seul modèle d’émission électronique capable de prendre en compte la charge déposée dans les diélectriques.Enfin, j’ai montré que l’accumulation de charges électriques à la surface des diélectriques avait un impact considérable sur l’apparition du multipactor, en favorisant ou défavorisant certains modes multipactor. Cette influence a été partiellement vérifiée de manière expérimentale, en collaboration avec un partenaire industriel.

Lors de l’application d’un champ magnétique autour d’un contact d’un couple ferromagnétique, ce dernier modifie largement le comportement du frottement et de l’usure du contact. Les tests de frottement sont réalisés dans deux environnements gazeux différents: à l'air ambiant et sous vide à 5.10-5 Pa. A l’air ambiant, l’effet du champ magnétique sur le taux d’usure est significatif, remarquant que l’application d’un champ magnétique suffisant (H = 10 kA/m) diminue le taux d’usure de 6 à 10 fois. L’effet du champ magnétique sur la tribologie du contact à l’air libre reste valable jusqu’à une intensité limite H = 40 kA/m. Au-delà de cette limite, d’autres effets se manifestent: augmentation de l'attraction magnétique et de la température de contact due aux courants de Foucault. De plus, les particules d’usure non oxydées, résultant de l’usure abrasive au début du glissement, restent piégées à cause de la forte attraction magnétique. Le processus d'usure sous vide est complètement différent. Notons ici que l’usure est adhésive et sévère. L’adhésion provoque un transfert de particule entre le pion et le disque. En revanche, sous vide le champ magnétique ne génère pas de couche d’oxyde, car le taux d’oxygène dans cet environnement est négligeable.

The direction and strength of geomagnetic field had been evolving continuously in the past. One of the few means of obtaining continuous reconstructions of this evolution relies on sedimentary records. The latter are therefore important for understanding the geodynamo and the underlying evolution of the Earth’s interior, as well as providing an important dating tool through magnetostratigraphy. Sedimentary records of geomagnetic field variations rely on two main recording mechanisms: the alignment of magnetic particles, which underlies continuous records of relative paleointensity (RPI), and the archivation of cosmogenic isotopes, in particular ¹⁰Be, whose production by cosmic ray spallation is modulated by the screening action of the dipole component of the Earth’s field. Previous studies reported similarities as well as significant differences between RPI and cosmogenic ¹⁰Be (expressed as ¹⁰Be/⁹Be) records. While a perfect match of the two records is not expected due to environmental contaminations present in both records, the similar changes during the periods characterised by significant decrease of the dipole moment are suggested owning to global field strength control of ¹⁰Be production and attenuation of non-dipolar features in RPI records measured within the sediments with the low sedimentation rates (, La direction et l’intensité du champ géomagnétique ont continuellement évolué dans le passé. L’un des rares moyens d’obtenir des reconstitutions continues de cette évolution repose sur les enregistrements sédimentaires. Ces dernières sont donc importants pour comprendre la géodynamo et l’évolution sous-jacente de l’intérieur de la Terre, ainsi que pour fournir un outil de datation important grâce à la magnétostratigraphie. Les enregistrements sédimentaires des variations du champ géomagnétique reposent sur deux mécanismes d’enregistrement principaux: l’alignement des particules magnétiques, qui sous-tend les enregistrements continus de la paléointensité relative (RPI), et l’archivage des isotopes cosmogéniques, en particulier le ¹⁰Be. Bien que l’on ne s’attende pas à une concordance parfaite des deux enregistrements, les changements similaires au cours des périodes caractérisées par une diminution significative du moment dipolaire sont suggérés grâce au contrôle global du champ de production de ¹⁰Be et à l’atténuation des caractéristiques non dipolaires dans les enregistrements RPI mesurés dans les sédiments avec les faibles taux de sédimentation. L’objectif du présent travail était d’améliorer nos connaissances actuelles sur les mécanismes d’enregistrement dans le cas des sédiments marins, en particulier :1. Les facteurs environnementaux responsables du transport et du retrait du 10Be de lacolonne d’eau et l’effet de la distribution des sources sur l’approvisionnement en ⁹Be.2. L’effet des processus post-dépôt, en particulier celui du mélange des sédiments, sur le10Be et les enregistrements RPI.3. Le mécanisme par lequel une magnétisation post-déposition est acquise près du fond dela couche mélangée en surface.4. Les causes d’un décalage systématique entre les enregistrements ¹⁰Be et RPI et lesfacteurs environnementaux affectant le RPI.Afin de démêler l’apport environnemental et magnétique dans les couches sédimentaires de ¹⁰Be/⁹Be, nous avons analysé cinq enregistrements, couvrant la dernière inversion géomagnétique. Les différentes caractéristiques d’enregistrement sur les cinq sites ont été décrites en termes de modulations climatiques additives et multiplicatives, qui dépendent essentiellement de la profondeur de l’eau, de la localisation le long des grands systèmes de courants océaniques, et de la distance à la côte. Les enregistrements RPI sont fortement affectés par les processus post-dépôt, en particulier le mélange des sédiments, qui est entièrement responsable de l’aimantation rémanente naturelle (NRM) acquise par les sédiments bioturbés, et son retard par rapport aux enregistrements ¹⁰Be. Un nouveau modèle de bioturbation a été développé pour expliquer la NRM sédimentaire dans les sédiments bioturbés. Ce modèle inclut un phénomène récemment découvert de ségrégation de taille dans la couche mélangée de surface (SML), analogue à l’effet bien connu de la noix du Brésil (Brazilian-nut). La ségrégation de taille est responsable de la plus longue permanence des grandes particules dans la SML, jusqu’au cas limite des nodules de ferromanganèse. Nous avons démontré l’effet de noix du Brésil sur les particules de microtektite, qui consiste en une ségrégation des fragments en fonction de leur taille. Le modèle de ségrégation par taille permet d’estimer la profondeur réelle du mélange sédimentaire dû à la bioturbation, une fois prise en compte la composante supplémentaire de vitesse liée à la migration des plus grosses particules vers le haut de la colonne sédimentaire.Les résultats de cette recherche ont une importance significative non seulement pour la caractérisation de la réponse au mélange des sédiments et la reconstruction des enregistrements affectés des processus de bioturbation (par exemple ¹⁰Be /⁹Be), mais aussi pour l’évaluation de la validité des modèles d’âge qui sont limités par les âges des traceurs conservateurs.

Enseignement Cours – L’époque de la réionisation de l’Univers Introduction L’Univers commence dans une gigantesque explosion, le Big Bang. La densité d’énergie et la température sont énormes, et dans l’expansion rapide qui suit, l’énergie se dilue et la température décroît. L’Univers est d’abord un plasma de particules chargées, essentiellement électrons et protons. 380 000 ans plus tard, la température est de 3 000 Kelvin, et le gaz se recombine en atome d’hydrogène. Les photons ne sont alor...

Nuclear magnetic resonance imaging (MRI) has became an unavoidable medical tool in spite of its poor sensitivity. This fact motivates the efforts to enhance the nuclear magnetic resonance (NMR) probe performance. Thus, the nuclear spin excitation and detection, classically performed using radio-frequency coils, are required to be highly sensitive and homogeneous. The space harmonics suppression (SHS) method, already demonstrated to construct coil producing homogenous static magnetic field, is used in this work to design radio-frequency coils. The SHS method is used to determine the distribution of the electrical conductive wires which are organized in a saddle-coil-like configuration. The theoretical study of these SHS coils allows one to expect an enhancement of the signal-to-noise ratio with respect to saddle coil. Coils prototypes were constructed and tested to measure 1H NMR signal at a low magnetic field (8 mT) and perform MRI acquired at a high magnetic field (3 T). The signal-to-noise ratios of these SHS coils are compared to the one of saddle coil and birdcage (in the 3 T case) of the same size under the same pulse sequence conditions demonstrating the performance enhancement allowed by the SHS coils.

En absence de champ magnétique, le mouvement quadratiquement intégrable en trois dimensions d'une particule classique ou quantique soumise à un potentiel scalaire peut être caractérisé à l'aide du Hamiltonien et de deux intégrales de mouvement quadratiques en composantes de la quantité de mouvement. Il existe alors onze types de tels systèmes intégrables, chacun correspondant à un système de coordonnées dans lequel la séparation des variables dans l'équation de Hamilton-Jacobi ou de Schrödinger est possible. On trouve alors, dans chaque cas, une forme plus explicite pour chacune des intégrales de mouvement ainsi que pour le potentiel scalaire. Il semble logique de s'intéresser à l'influence d'un champ magnétique pour chacune des situations. Il s'agit alors de postuler les mêmes types d'intégrales de mouvement trouvées pour chacun des types de mouvement, ajouter un potentiel vecteur au Hamiltonien et refaire le travail de classification. Ce mémoire s'intéresse particulièrement au cas des coordonnées cylindriques. Il est à noter qu'avec la présence d'un champ magnétique, les intégrales ne garantissent pas la séparation complète des variables, mais une séparation partielle est possible dans plusieurs cas., In absence of a magnetic field, the quadratically integrable three-dimensional motion of a classical or quantum particle subject to a scalar potential can be characterized by the Hamiltonian and two integrals of motion which are quadratic in the components of momentum. There exist eleven types of such integrable systems, each corresponding to a system of coordinates in which separation of variables in the Hamilton-Jacobi or Schrödinger equation is possible. In each case, it is then possible to find a more explicit form for each of the integrals of motion and for the scalar potential. It seems logical to look at the influence of a magnetic field for each of these situations. The process consists of postulating the same type of integrals of motion previously found for each type of motion, add a vector potential to the Hamiltonian and redo the classification work. This master's thesis will mostly treat the case of cylindrical coordinates. It is important to note that in the presence of a magnetic field, these integrals do not guarantee a complete separation of variables, but a partial separation is possible in many cases.

Nous proposons d’utiliser l’imagerie par résonance magnétique (IRM) pour détecter et quantifier les larves d’insectes nuisibles dans les biens culturels en bois et plus généralement, constitués de matériaux organiques. Nous rapportons les résultats de différentes expériences réalisées à différents niveaux de champ magnétique pour détecter la présence d’insectes xylophages dans des pièces en bois. Nous démontrons l’intérêt de cette technique non invasive pour la détection des infestations par des larves de petite taille, telle la petite vrillette (Anobium punctatum) ou plus grosses, tel le capricorne des maisons (Hylotrupes bajulus). Différentes pistes sont détaillées qui restent à explorer pour son utilisation dans le domaine patrimonial. The infestation of a work of art may be destructive for the piece itself and also presents the threat of spreading throughout an entire collection. Several methods are available to museums in order to diagnose an infestation at an early stage and then treat it and prevent possible proliferation. Imaging offers a large range of non-destructive techniques capable of detecting the presence of larvae and insect eggs in work of art. In this study we explore the use of the techniques of magnetic resonance imaging (MRI) for the detection in vivo and quantification of xylophagous larvae in wood. Our results were obtained using different levels of magnetic fields for the detection of the small larvae of common furniture beetles and the larger larvae of longhorn beetles. Our study demonstrates the interest of MRI techniques for the non-destructive detection of infestation in works of art made of wood and other organic materials, techniques that can be used by museum curators.

Central neuropathic pain is a common sequelae after central nervous system injury. Its negative consequences on the quality of life and the moderate efficacy (40% of responders) of first-line treatments make the search for alternative therapies a major clinical challenge. For several years, the technique of repeated transcranial magnetic stimulation (rTMS) is presented as an interesting tool to relieve this sort of pain even though its clinical efficacy has not been clearly demonstrated. The aim of this thesis was to investigate the effectiveness of rTMS to relieve central neuropathic pain.We first demonstrated, in an observational study, that a minimum of 4-5 sessions over two months of rTMS at 20HZ on the primary motor cortex (M1) produces pain relief that can be maintained even after a year of stimulation. In order to rule out a possible placebo effect, we objectified the analgesic efficacy by replicating this protocol in a randomized, controlled, cross-over clinical study. The results obtained confirm those of the observational study since the analgesic effect of the active rTMS was significantly greater than the placebo stimulation for the main criterion (% of pain relief, +33%) or pain intensity (VAS, -19%), with 47% of responders. For patients who did not respond to M1 stimulation, we also tested the efficacy of an alternative target in a randomized study: the secondary somatosensory cortex (S2). None of the patients were relieved by this stimulation, but the small size of this study does not allow us to definitively conclude that there is no analgesic effect. Finally, given the increasing use of new deeper cortical targets in rTMS for pain treatment, we have from the recording of the magnetic field produced by the rTMS in different media (air and ex-vivo model), proposed a magnetic-field distribution model according to the depth of the target and the type of stimulation coils used.To conclude, this work objectify the analgesic effect of 4 rTMS sessions at 20 Hz of M1 to relieve central neuropathic pain, validating its use when first-line treatments have failed. The results obtained by S2 stimulation as well as magnetic field modeling should allow future studies to explore new cortical targets for patients who are still failing treatment, La douleur neuropathique centrale est une séquelle fréquente après une atteinte du système nerveux centrale. L’impact négatif de ces douleurs sur la qualité de vie des patients ainsi que l’efficacité modérée (40% de répondeurs) des traitements de 1ère intention font de la recherche de thérapies alternatives un enjeu clinique majeur. Depuis plusieurs années, la technique de stimulation magnétique transcrânienne répétée (rTMS) est présentée comme un outil intéressant pour soulager ce type de douleur sans pour autant que son efficacité clinique n’ait été clairement démontrée. Ce travail de thèse s’attache donc à investiguer l’efficacité de la rTMS pour traiter les douleurs neuropathiques centrales.Nous avons dans un premier temps mis en évidence, dans une étude observationnelle, qu’un minimum de 4-5 séances sur deux mois de rTMS à 20HZ sur le cortex moteur primaire (M1) produit un soulagement de la douleur pouvant se maintenir même après une année de stimulation. Afin d’écarter un possible effet placebo, nous avons objectivé l’efficacité antalgique en répliquant ce protocole dans une étude clinique randomisée, contrôlée, en groupes croisés. Les résultats obtenus confirment ceux de l’étude observationnelle puisque que l’effet antalgique de la rTMS active était significativement supérieure à la stimulation placebo pour le critère principal (% de soulagement, +33%) ou l’intensité douloureuse (EVA, -19%), avec 47% de répondeurs. Pour les patients non-répondeurs à la stimulation de M1, nous avons également testé contre placebo, dans une étude randomisée, l’efficacité d’une cible alternative : le cortex somesthésique secondaire (S2). Aucun des patients n’a été soulagé par cette stimulation mais le faible effectif de cette étude ne nous permet pas de conclure définitivement à l’absence d’effet antalgique. Enfin, compte tenu de l’utilisation croissante de nouvelles cibles corticales plus profondes, nous avons à partir de l’enregistrement du champ-magnétique produit par la rTMS dans différents milieux (l’air et modèle ex-vivo), proposé un modèle de distribution de ce champ selon la profondeur de la cible et le type de sonde de stimulation utilisé. Pour conclure, ces travaux objectivent l’effet antalgique de 4 séances de rTMS à 20Hz de M1 sur les douleurs neuropathiques centrales, validant ainsi son utilisation lorsque les traitements de 1ère intention ont échoué. Les résultats obtenus par la stimulation de S2 ainsi que par la modélisation du champ magnétique doivent permettre à de futures études d’explorer de nouvelles cibles corticales pour les patients qui restent encore en échec de traitement.

International audience; Among extracellular vesicles, leukocyte-derived microvesicles (LMVs) have emerged as complex vesicular structures. Primarily identified as procoagulant entities, they were more recently ascribed to plasmin generation capacity (MV-PGC). The objectives of this work were (1) to develop a new hybrid bio-assay combining the specific isolation of LMVs and measurement of their PGC, and compare its performance to the original method based on centrifugation, (2) to validate MV-PGC in septic shock, combining increased levels of LMVs and fibrinolytic imbalance. Using plasma sample spiked with LMVs featuring different levels of PGC, we demonstrated that CD15-beads specifically extracted LMVs. The MV dependency of the test was demonstrated using electron microscopy, high speed centrifugation, nanofiltration and detergent-mediated solubilization and the MV-PGC specificity using plasmin-specific inhibitors, or antibodies blocking elastase or uPA. Thanks to a reaction booster (epsilon-ACA), we showed that the assay was more sensitive and reproducible than the original method. Moreover, it exhibited a good repeatability, inter-operator and inter-experiment reproducibility. The new immunomagnetic bio-assay was further validated in patients with septic shock. As a result, we showed that MV-PGC values were significantly lower in septic shock patients who died compared to patients who survived, both at inclusion and 24 h later (1.4 [0.8-3.0] vs 3.1 [1.7-18] A(405) x 10(-3)/min, p = 0.02; 1.4 [1-1.6] vs 5.2 [2.2-16] A(405) x 10(-3)/min, p = 0.004). Interestingly, combining both MV-PGC and PAI-1 in a ratio significantly improved the predictive value of PAI-1. This strategy, a hybrid capture bioassay to specifically measure LMV-PGC using for the first time, opens new perspectives for measuring subcellular fibrinolytic potential in clinical settings with fibrinolytic imbalance.

It is admitted that the Moon used to have a magnetic field, generated by an internal dynamo. However, the mechanisms responsible for the dynamo and its preservation are still poorly known today. The lifetime of the magnetic field is also debated. My thesis was focused first on the magnetic characterization (natural magnetization and magnetic susceptibility) of a large part of the Apollo collection, with the study of 161 main masses of Apollo rocks. Control of the magnetic susceptibility by the lithology was confirmed, caused by the incorporation of meteoritic metal into the rock. In the second part, i used the ratio of the natural magnetization to the magnetic susceptibility to obtain an approximate indicator of paleointensity. Results of this ratio were coherent with the two major epochs determined in the lunar magnetic field (high field epoch before ~3.5 Ga and a weak field epoch after) and allowed me to select samples for detailed paleomagnetic analyses in another part of my thesis. Then, I studied in laboratory the natural magnetization of 25 Apollo samples and 2 lunar meteorites. Different methods were used to obtain 8 paleointensities values (between 1 and 47 μT) and 7 upper limits of paleointensity (between 10 and 30 μT), at different times of the magnetic field evolution. These data were coupled with radiometric ages to trace the evolution of the lunar surface field over time. These results corroborate the existence of a strong field epoch between 4 and 3.5 Ga and extend this epoch until ~3 Ga. Paleointensities of values > 1 μT obtained at 1 Ga and until 0.5 Ga indicates a very late interruption of the dynamo. On the other hand, weak paleointensities were obtained in the high field epoch, suggesting a value of average field lower than previously proposed in literature. This study allows to better constrain the temporal evolution of the lunar magnetic field., Il est établi que la Lune a eu par le passé un champ généré par une dynamo interne. Cependant, les mécanismes à l’origine et permettant le maintien de la dynamo sont encore mal connus. La durée de ce champ magnétique est encore débattue. Mon travail de thèse a consisté tout d’abord à une caractérisation magnétique (aimantation naturelle et susceptibilité magnétique) d’une grande partie de la collection Apollo avec l’étude des masses principales de 161 roches. Le contrôle de la susceptibilité magnétique par la lithologie via l’incorporation du métal météoritique a été confirmé. Le rapport aimantation naturelle sur susceptibilité a été utilisé comme indicateur grossier de la paléointensité. Ces résultats, cohérents avec les deux grandes époques du champ magnétique lunaire (époque de fort champ avant ~3.5 Ga et champ de quelques μT seulement ensuite), ont permis de faire une sélection d’échantillons pour des analyses paléomagnétiques détaillées en laboratoire qui ont constitué la seconde partie de mon travail. J’ai étudié en laboratoire l’aimantation naturelle de 25 échantillons Apollo et 2 météorites lunaires. Différentes techniques ont permis d’obtenir 8 valeurs de paléointensités (entre 1 et 47 μT) et 7 limites supérieures de paléointensités (entre 10 et 30 μT), pour des roches d’âge varié. Ces données ont été couplées aux âges radiométriques (existants et nouvellement acquis) pour retracer l’évolution du champ de surface lunaire au cours du temps. Les résultats corroborent l’existence d’une période de champ fort entre 4 et 3.5 Ga et prolonge cette période jusqu’à environ 3 Ga. Les paléointensités > 1 μT que nous obtenons à 1 Ga et jusqu’à et 0.5 Ga indiquent un arrêt très tardif de la dynamo. D’autre part, quelques paléointensités

The results of a statistical study of oxygen ion outflow using Cluster data obtained at high altitude above the polar cap is reported. Moment data for both hydrogen ions (H+) and oxygen ions (O+) from 3 years (2001-2003) of spring orbits (January to May) have been used. The altitudes covered were mainly in the range 5–12 RE geocentric distance. It was found that O+ is significantly transversely energized at high altitudes, indicated both by high perpendicular temperatures for low magnetic field values as well as by a tendency towards higher perpendicular than parallel temperature distributions for the highest observed temperatures. The O+ parallel bulk velocity increases with altitude in particular for the lowest observed altitude intervals. O+ parallel bulk velocities in excess of 60 km s-1 were found mainly at higher altitudes corresponding to magnetic field strengths of less than 100 nT. For the highest observed parallel bulk velocities of O+ the thermal velocity exceeds the bulk velocity, indicating that the beam-like character of the distribution is lost. The parallel bulk velocity of the H+ and O+ was found to typically be close to the same throughout the observation interval when the H+ bulk velocity was calculated for all pitch-angles. When the H+ bulk velocity was calculated for upward moving particles only the H+ parallel bulk velocity was typically higher than that of O+. The parallel bulk velocity is close to the same for a wide range of relative abundance of the two ion species, including when the O+ ions dominates. The thermal velocity of O+ was always well below that of H+. Thus perpendicular energization that is more effective for O+ takes place, but this is not enough to explain the close to similar parallel velocities. Further parallel acceleration must occur. The results presented constrain the models of perpendicular heating and parallel acceleration. In particular centrifugal acceleration of the outflowing ions, which may provide the same parallel velocity increase to the two ion species and a two-stream interaction are discussed in the context of the measurements.

Studying the electromagnetic field around neutron stars is one of the vital methods to understand the physics of the pulsars. While major literature uses assumption of a standard centred dipolar electromagnetic field, recent studies have focused on including higher multipolar field components and have presented a more generalized picture for pulsars in which the magnetic dipole moment is shifted off from the centre of the star. This work discusses the consequences of an off centred rotating magnetic dipole in vacuum by showing various characteristic features of magnetic field lines and pulsar emission. A broadband spectrum study of pulsar radiation is also laid out by creating maps of different emission regions of pulsars distinguished on the basis of their frequency with the main aim of looking for the evolution of the pulse profile with frequency. The thesis presents all the above results accompanied by the necessary discussions to understand the theoretical models used and the details of the numerical methods applied., L'étude du champ électromagnétique autour des étoiles à neutrons est l'une des méthodes vitales pour comprendre la physique des pulsars. Alors que la plupart des publications utilisent l'hypothèse d'un champ électromagnétique dipolaire centré standard, des études récentes se sont concentrées sur l'inclusion de composantes de champ multipolaire plus élevées et ont présenté une image plus générale pour les pulsars dans lesquels le moment du dipôle magnétique est décalé du centre de l'étoile. Ce travail discute des conséquences d'un dipôle magnétique rotatif excentré dans le vide en montrant diverses caractéristiques des lignes de champ magnétique et de l'émission de pulsar. Une étude à large bande du spectre du rayonnement pulsar est également présentée par la création de cartes des différentes régions d'émission des pulsars distinguées sur la base de leur fréquence dans le but principal de rechercher l'évolution du profil d'impulsion avec la fréquence. La thèse présente tous les résultats ci-dessus accompagnés des discussions nécessaires pour comprendre les modèles théoriques utilisés et les détails des méthodes numériques appliquées.

International audience; The effects of the space radiation environment on spacecraft systems and instruments are significant design considerations for space missions. In order to meet these challenges and have reliable, cost-effective designs, the radiation environment must be understood and accurately modeled. The low altitude proton environment varies slowly in time due to the secular drift of the Earth’s main magnetic field and due to the evolution of the solar cycle. The purpose of this paper is to extend the OPAL model [1] capabilities by introducing a prediction of the Earth’s main magnetic field model up to year 2050. Impact on low altitude spacecraft radiation specification for next space missions is then assessed.

The work that is presented here has been performed in the frame of laboratory astrophysics, which consists in studying in the laboratory physical processes occurring in astrophysical objects. The main advantages in doing so are that the processes can be studied in a controlled way and that their full dynamics can be investigated. Here, we have been taking advantage of high-intensity laser facilities to perform our studies.In this manuscript, will be treated issues that include the interaction of a plasma expanding into vacuum with an ambient magnetic field. The presence of a magnetic field in a variety of astrophysical phenomena makes the inclusion of this component in the laboratory of great interest. We have used for our study a split Helmholtz coil, specifically designed in order to work in a laser environment, that allows for reaching a magnetic field strength up to 30 T.The astrophysical objects on which this study is focused are Young Stellar Objects (YSOs). Several steps of the star formation process are here investigated: (i) the generation of very long range, bright jets, (ii) the accretion dynamic involving, in the standard representation, matter falling down on the star in the shape of magnetically confined columns, and (iii) more exotic accretion channels, as the equatorial accretion that implies propagation of plasma perpendicularly to magnetic field lines.More precisely, in a first chapter, the jet formation dynamic will be discussed. A first part is dedicated to the jet formation mechanism in a poloidal magnetic field (aligned with respect to the main plasma expansion axis). A second part is dealing with the distortion of such jet formation via the interaction of the same expanding plasma with a misaligned magnetic field (i.e. presenting an angle with respect to the plasma expansion axis). Finally, a third part details the propagation of the plasma within a perpendicular magnetic field. This last part allows us to investigate exotic channels of matter accretion onto the stars, consisting of equatorial accretion from the disk to the star, through orthogonal magnetic field lines. The second chapter addresses the topic of the standard accretion dynamic via magnetically confined columns of matter, falling down onto the stellar surface. Using the same experimental setup as in the first chapter, the formed jet (in the case of the perfectly aligned magnetic field) is used to mimic the accretion column, and is launched onto a secondary target that acts as the stellar surface. The shock dynamic at the obstacle location is carefully studied and links with astrophysical accretion observations are built. A plasma cocoon, shaped around the impact region via the interaction with the magnetic field, is found to be similar to the one found in astrophysical simulations. This cocoon is an important element as a potential X-ray absorptive medium in order to explain observed discrepancies, between observed UV/Optical and X-ray emissions emitted from accreting stars., Le travail présenté dans cette thèse s’inscrit dans le domaine de l'astrophysique de laboratoire, qui consiste à étudier en laboratoire des processus physiques qui se produisent dans des objets astrophysiques. Les principaux avantages ici sont que les processus peuvent être étudiés de manière contrôlée et que leur dynamique complète peut être étudiée. Présentement, nous avons profité des installations laser à haute intensité pour effectuer nos études.Pour cela, dans ce manuscrit, seront traitées les questions liées à l'astrophysique de laboratoire qui impliquent l'interaction d’un plasma en détente dans le vide en présence d’un champ magnétique ambiant. La présence d'un champ magnétique dans une variété de phénomènes astrophysiques rend l’introduction de cette composante magnétique dans le laboratoire nécessaire afin que ces études soient pertinentes. Pour ce faire, en collaboration avec Laboratoire National des Champs Magnétiques Intenses -LNCMI, une bobine Helmholtz, spécialement conçue pour travailler dans un environnement laser a été développée, permettant d'atteindre une force de champ magnétique jusqu'à 30 T.Les objets astrophysiques sur lesquels cette étude est centrée sont les étoiles jeunes ou « Young Stellar Objects » (YSOs). Plusieurs étapes du processus de formation de ces étoiles seront ici étudiées : (i) la génération de jets collimatés à très grande échelle, (ii) la dynamique d'accrétion impliquant, dans la représentation standard, des flux de matière tombant sur la surface de l’étoile sous forme de colonnes magnétiquement confinées, et (iii) des canaux d'accrétion plus exotiques, comme l'accrétion équatoriale qui implique la propagation du plasma perpendiculairement aux lignes de champ magnétique.Plus précisément, dans un premier chapitre, la dynamique de formation des jets sera discutée. Une première partie est dédiée au mécanisme de formation de jet dans un champ magnétique poloïdal (aligné par rapport à l'axe principal d’expansion du plasma). Une seconde partie traite de la distorsion d'une telle formation de jet par l'interaction du même plasma en expansion avec un champ magnétique désaligné (c'est-à-dire présentant un angle par rapport à l'axe d’expansion du plasma). Enfin, une troisième partie détaille la propagation du plasma dans un champ magnétique perpendiculaire. Cette dernière partie nous permet d'étudier des canaux exotiques d'accumulation de matière sur les étoiles, consistant en une accrétion du disque d’accrétion directement vers l'étoile, c’est-à-dire sur le plan équatorial, impliquant une propagation orthogonale aux lignes de champ magnétiques. Le deuxième chapitre aborde le thème de la dynamique d'accrétion par l'intermédiaire de colonnes de matière magnétiquement confinées, tombant sur la surface stellaire. En utilisant la même configuration expérimentale que dans le premier chapitre, le jet formé (dans le cas du champ magnétique parfaitement aligné) est utilisé pour imiter la colonne d'accrétion et est lancé sur une cible secondaire qui agit comme la surface stellaire. La dynamique de choc à l'emplacement de l'obstacle est soigneusement étudiée et des liens avec les observations de phénomènes d’accrétion astrophysique sont construits. Un cocon de plasma, formé autour de la région d'impact via l'interaction avec le champ magnétique, est observé être similaire à celui trouvé dans les simulations astrophysiques. Ce cocon est un élément important en tant que milieu potentiel d'absorption des émissions X. Ce milieu permettrait en effet d'expliquer les écarts observés entre les émissions UV / optiques et les émissions X provenant des étoiles lors des phases d’accrétion.

We discuss the possibility of deciding on the symmetry of the superconducting phase in the organic superconductors (Bechgaard salts), using tunnelling experiments. We first briefly review the properties of organic superconductors, and the possibility to have unconventional (triplet) superconductivity in these systems. We then present a simple scheme for computing the full current-voltage characteristics for tunnelling experiments within the framework of the non-equilibrium Keldysh Green function formalism. This formalism is flexible enough to address different pairing symmetries combined with magnetic fields and finite temperatures at arbitrary bias voltages. We then discuss extensively how to apply these results to probe for the symmetry of the superconducting order parameter., Comment: Proceedings of the Yukawa Kyoto International Symposium 2004 on Strongly Correlated Electrons, to be published as a special volume of Progress of Theoretical Physics Supplement

Cryptochromes are photoreceptors that absorb blue light, they are found in animals and plants and have multiple signaling roles. In plants they can regulate growth, development, circadian rhythms or stress; in animals they also regulate circadian rhythms and stress responses. Their activation in the presence of blue light is reflected biochemically by the photoreduction of the flavin which is associated with these proteins, this cofactor then triggers a conformational change of the C-terminus domain that will allow the binding of cryptochromes to multiple partners responsible for signaling. Today, research on the functioning of cryptochromes is based on new fields of study, among them are their link with the ROS and their sensitivity to magnetic fields. In our work we show for the first time that animal cryptochromes can also directly synthesize some ROS after activation in blue light, and that this synthesis which is also observed in plants has a signaling role. Finally, we have linked their magnetoreception property with their ROS synthesis in animal cell models., Les cryptochromes sont des photorécepteurs qui absorbent la lumière bleue. On les trouve chez les animaux et les plantes, ils ont de multiples rôles de signalisation. Ils permettent de réguler la croissance, le développement, les rythmes circadiens ou encore le stress. Leur activation par la lumière bleue se traduit au niveau biochimique par la photoréduction d’un cofacteur qui leur est associé : la flavine, ce qui déclenche ensuite un changement conformationnel du domaine C-terminal qui permettra la liaison des cryptochromes à de multiples partenaires responsables de la signalisation. Aujourd’hui la recherche sur le fonctionnement des cryptochromes s’appuie sur de nouveaux champs d’étude, parmi ceux-ci figurent leur lien avec les ROS ainsi que leur sensibilité aux champs magnétiques. Dans nos travaux nous montrons pour la première fois que les cryptochromes animaux peuvent, à l’instar des cryptochromes de plante, synthétiser directement certains ROS après activation par la lumière bleue, et que cette synthèse a un rôle de signalisation. Enfin nous avons mis en lien leur propriété de magnétoreception avec leur synthèse de ROS chez des modèles cellulaires animaux.

Water is a major raw material for Industry. It can be used directly in the process or serve as a heat transfer fluid or coolant, for instance in heat exchangers. However, ions contained in water lead to the formation of limescale. Calcium carbonate (CaCO3) is known to be one of the main components of scale that is commonly found in the chemical and related industries. Calcium carbonate scale often grows extensively on equipment and parts, causing major operational difficulties such as reduction/blockage of the flux, reduced transfer capacity, leaking valves. An existing treatment relies in the use of acid but leads to a discontinuous production mode. The use of large volumes of acid can be harmful to the environment and accelerate corrosion. Here, we study an alternative treatment, which consists in the application of an electromagnetic field in the circulation loop. The objective is the scaling control induced by calcium carbonate precipitation. The influence of an electromagnetic field on the precipitation process is studied. Several experiments are then carried out on diluted calcium carbonate solutions, in the presence or absence of an electromagnetic field. The mechanisms that take place during the early stages of nuclei formation are described and the interest of the electromagnetic field on deposit prevention is assessed., L’eau est une matière première primordiale pour l’industrie. Elle intervient comme solvant dans de nombreux procédés ou comme fluide caloporteur dans les échangeurs de chaleur par exemple. Cependant, les ions qu’elle contient conduisent à la formation de tartre, responsable de difficultés opérationnelles majeures telles qu’une réduction du débit et de l’efficacité de filtration ou de transfert, la détérioration de valves ou même une obstruction des canalisations. Un des procédés actuels de lutte contre l’entartrage est l’utilisation d’acide qui mais cela entraine cependant des arrêts de production, l’utilisation de larges volumes pouvant être délétère pour l’environnement et accélérant la corrosion. Ce document présente l’étude d’un moyen alternatif de lutte contre la formation de tarte, à savoir l’application d’un champ électromagnétique dans le réseau d’eau. L’influence d’un champ électromagnétique sur la précipitation du carbonate de calcium sera déterminée. Pour cela, les mécanismes mis en jeu dans la formation des premiers germes seront identifiés ainsi que les facteurs influençant la nucléation. Diverses expériences sont réalisées en conditions diluées, en présence ou non d’un champ magnétique. Le tout permettra d’évaluer l’intérêt du champ magnétique pour la prévention des dépôts calcaires.

Nuclear magnetic resonance (NMR) experiments are usually carried out at very high and homogenous magnetic fields. However, portable systems have emerged in recent years at low fields, offering many advantages like easier maintenance and open design that permit us to imagine a variety of coil configurations in order to maximize the homogeneity of the static field B0 and the radio-frequency field B1. The wire winding distribution based on space harmonics suppression (SHS) of the cosine current density distribution offers new possibilities of producing homogenous static fields B0. In this work, an extension of the SHS method, allowing homogeneity enhancement and flexibility of the coil design, is presented. The efficiency of the method is demonstrated through the construction of homogenous magnetic field coils dedicated to a very low magnetic field (8 mT) 1H NMR spectrometer. The performance of these coils in terms of magnetic field intensity and homogeneity as well as self-heating behavior is compliant with in planta experiments for agronomic studies.

Scientific progress in battery field related to autonomy has made electric vehicles really competitive. However, there is a problem that hasn’t been solved yet, the duration of the charge which still high, even if high power chargers are used. Inductive charging could be a solution to that problem because the infrastructure can become almost transparent for the user if it is implemented in car park areas.The aim of this PhD work is to evaluate the potential and the limitations of inductive charging, to identify eventual new concepts, in a fast charge power range (few tens of Kilowatts) and with air gaps higher than 10cm.First, different topologies of reactive power compensation are compared and the Series-Series (SS) topology is selected. Then, in the same way, different power electronics architecture are compared. The architecture using a phase-shifted DC-AC converter to supply the primary side and a simple power bridge to supply the secondary side is adopted. This architecture allows regulating the current in the batteries without using DC-DC converters neither on the primary side nor on the secondary side.Then, a software is implemented that is able to calculate losses in Litz wire, as a function of the wire section and the strands diameter, the aim being to choose a Litz wire that minimizes the losses in the windings.The third step is the implementation of a tool dedicated to the design of the primary and secondary coils and of the magnetic shields. The tool is based on analytic equations and finite elements simulations. The design tool is validated by means of reduced scale experiments. Finally, an optimization algorithm is implemented.Considering the solutions identified in the first part, the previous design tools are finally used to design a 22kW prototype able to transfer energy through an air gap of 25cm. This prototype has been successfully tested at nominal power. An efficiency of 95% has been measured when the two coils are aligned., Les progrès concernant l’autonomie des batteries ont rendu le véhicule électrique vraiment compétitif. Cependant un problème n'est pas vraiment résolu, celui du temps de charge des batteries qui reste long même avec des bornes de forte puissance. La charge par induction peut compenser en partie ce handicap grâce à une infrastructure quasi-transparente pour l'utilisateur, basée sur l'équipement des zones de stationnement.L'objectif de cette thèse est d’étudier le potentiel et les limitations de la charge par induction, éventuellement par l'introduction de nouveaux concepts, dans la gamme des puissances de plusieurs dizaines de Kilowatts et sur des distances supérieures à 10cm entre l’inducteur et l’induit. L'obtention de bons rendements et le respect de dimensions en accord avec l'intégration dans le véhicule sont des points essentiels de la démarche.Dans un premier temps, différentes topologies de compensation de la puissance réactive, indispensable dans cette application, sont comparées et la topologie dite Série-Série (SS) est finalement retenue. De la même façon, différentes architecture d’électronique de puissance sont évaluées. L’architecture correspondant à l'utilisation d'un onduleur primaire commandé en phase shift à fréquence variable, et d'un simple pont de diode secondaire est adoptée. Elle permet de réguler le courant injecté dans les batteries tout en simplifiant l’électronique de puissance, c.à.d. sans utiliser de convertisseurs DC-DC ni au primaire, ni au secondaire.Un outil de calcul des pertes dans le fil de Litz est ensuite mis en place. Il permet d'évaluer les pertes dans les bobinages en fonction de la section du fil et du diamètre des brins, l'objectif étant de trouver la combinaison "section de cuivre/diamètre de brins" minimisant les pertes.La troisième étape consiste à mettre en place des outils de conception analytiques complétés par des simulations "éléments finis" pour concevoir les bobinages du coupleur électromagnétique ainsi que son blindage magnétique. Des montages expérimentaux à petite échelle permettent une première validation de ces outils de conception. Enfin un algorithme d’optimisation est développé.Sur la base des solutions identifiées dans la première partie, les outils de conception ont été finalement utilisés pour concevoir un démonstrateur de 22kW, capable de transférer l’énergie sur une distance de 25cm entre l’inducteur et l’induit. Ce démonstrateur a été testé avec succès à la puissance nominale. Le rendement mesuré est de 95% lorsque les bobines primaire et secondaire sont alignées.

A noninvasive technique for identifying the current distribution in a fuel cell from the external magnetic field is developed. The magnetic field measurements are carried out on a set of points chosen in order to detect only the variations of the magnetic field in a case of a faulty fuel cell. Two components of the magnetic field are used because they are sensitive to current heterogeneities. The exploitable measurement of the magnetic field is the difference between a healthy mode and a faulty mode.An ill-posed inverse problem is modeled by investigating several parametrization approaches of the current distribution. The ill-posed property of the problem conducts to a non-uniqueness of the solution and a high sensitivity to the noise. A regularization method is used in order to get a stable solution. The developed tool allows identifying the current distribution independently of the size of the fault within the sensitivity limit. A validation is done on a fuel cell simulator and on a GENEPAC fuel cell in a laboratory conditions., Ce travail a permis de développer une technique non invasive d’identification de la distribution du courant dans une pile à combustible à partir du champ magnétique externe. La mesure du champ s’effectue sur un ensemble de points de mesures choisis spécialement pour détecter les variations du champ par rapport à un fonctionnement optimal de la pile. Les deux composantes du champ magnétique sensibles aux variations sont utilisées. La mesure du champ exploitable est la différence entre un mode considéré sain et un mode quelconque de fonctionnement. Autour de ces mesures de champ magnétique, un problème inverse est modélisé en explorant plusieurs approches de paramétrisation de la distribution du courant. Le caractère mal posé du problème s’est traduit par la non-unicité de la solution et sa sensibilité au bruit. L’affranchissement de ces problèmes est atteint par la régularisation du modèle inverse. L’outil développé permis de reconstruire la distribution du courant indépendamment de la taille du défaut dans la limite de sensibilité. La validation est faite sur un simulateur électrique de pile à combustible et sur une pile de type GENEPAC dans un environnement de laboratoire.

This thesis, entitled {sc Data Assimilation and Stochastic Modelling in Geomagnetic Satellite Data Reanalysis}, intends to retrieve information on the state of the Earth's core at the Core-Mantle-Boundary, by combining, first, spatial constraints coming from direct numerical simulations, and second, temporal information coming from stochastic equations.This purpose is achieved through inverse methods and a data assimilation augmented state algorithm.The proposed algorithm is designed to be flexible, textit{i.e.} able to integrate several types of data or constraints, and to be simple, textit{i.e.} with low computation time and easy to modify.This work fits in with the other studies on the geomagnetic data assimilation of the community, and with the opportunity to use the last satellite data from Swarm spacecraft (2014-....).We have worked in collaboration with Julien Aubert (IPGP), who has provided the spatial constraints from Coupled-Earth dynamo, and with Christopher C. Finlay (DTU) and Magnus Hammer (DTU), who have provided the satellites and ground observatories data.The major outcomes of this thesis are the design of a functional algorithm, validated through synthetic twin experiments (published), and applied, first, to the Gauss coefficients of a geomagnetic model, and second, to the measures of the CHAMP and Swarm missions.My algorithm is able to retrieve information, not only on the measured quantities, but also on the unobserved quantities like the core flows or the magnetic diffusion.This work has led to the production of a magnetic field and core flows model at the core surface which is not classically regularized.The geomagnetic field model shows results that are globally similar to the CHAOS-6 reference field model, and that are coherent with the other studies of the community.Thus, the maps of the magnetic field and the velocity field obtained, confirm that the dipole decay is principally driven by advection, and display the persistent presence of the Atlantic gyre associated with a Pacific hemisphere less energetic.The inverted magnetic diffusion is concentrated under Indonesia and Indian Ocean.Fundamentally, my thesis demonstrate the importance of taking into account the modelling errors in the geomagnetic data assimilation, which leads to strong biases and an underestimation of the textit{a posteriori} errors when those errors are neglected.Finally, the work presented in this manuscript is preliminary, and it paves the way toward an increased use of the satellite data, with in particular, the free release of my code in order to compared the results with the ones obtained by the community., Cette thèse, intitulée "Assimilation de données et modélisation stochastique dans la réanalyse des données géomagnétiques satellitaires", propose de retrouver des informations sur l'état du noyau terrestre à la frontière noyau-manteau, en combinant, d'une part, des contraintes spatiales issues de modélisations numériques directes, et d'autre part, des informations temporelles provenant d'équations stochastiques.Cet objectif est réalisé grâce à l'utilisation de méthodes inverses, et à la construction d'un algorithme d'assimilation de données à état augmenté.L'algorithme répond à la double volonté d'être flexible, c'est-à-dire de pouvoir intégrer plusieurs sources de données ou d'informations, et simple d'utilisation, c'est-à-dire d'être peu coûteux en temps de calcul et facilement modifiable.Ce travail s'inscrit dans la continuité des études menées par la communauté en assimilation de données géomagnétiques, ainsi que dans l'opportunité d'utiliser les dernières données satellitaires provenant de la récente mission Swarm (2014-....).Il a été effectué en collaboration avec Julien Aubert (IPGP), qui a fourni les contraintes spatiales issues du modèle Coupled-Earth, ainsi qu'avec Christopher C. Finlay (DTU) et Magnus Hammer (DTU), qui ont fourni les données satellitaires et d'observatoires au sol.Les principaux aboutissements de cette thèse sont la conception d'un algorithme simple et fonctionnel, validé lors d'expériences jumelles synthétiques (publié), et appliqué tout d'abord aux coefficients de Gauss d'un modèle géomagnétique, avant d'être étendu vers les données satellitaires des missions CHAMP et Swarm.Mon algorithme est capable de retrouver de l'information sur les quantités mesurées du noyau mais également sur des quantités non-observées telles que les écoulements du fer liquide ou la diffusion magnétique.Ce travail amène également à la production d'un modèle de champ magnétique et de champ de vitesse à la frontière noyau-manteau qui n'est pas classiquement régularisé.Ce modèle géomagnétique montre des résultats globalement similaires au modèle de référence CHAOS-6, et est cohérent avec les autres travaux de la communauté.Ainsi, les cartes de champ magnétique et de vitesse obtenues à la surface du noyau attestent que le champ magnétique est majoritairement dirigé par l'advection, et confirment la présence persistante d'un gyre équatorial associé avec un hémisphère Pacifique plus calme mais plus dynamique pour le champ de vitesse.La diffusion magnétique retrouvée est concentrée sous l'Indonésie et l'Océan Indien.Fondamentalement, ma thèse démontre l'importance de la prise en compte des erreurs de modélisation dans l'assimilation de données géomagnétiques, avec l'apparition de biais importants et une sous-estimation des erreurs a posteriori lorsque ces erreurs sont négligées.Finalement, le travail présenté tout au long de ce manuscrit restant préliminaire, il ouvre la voie vers une utilisation accrue des mesures géomagnétiques, avec notamment la future publication d'un code libre qui permettra la comparaison systématique des résultats obtenus avec ceux de la communauté.

The influence of themagnetic field on the stellar evolutions has still to be determined, particularly for the transition from the asymptotic giant branch (AGB) to planetary nebulae (PN) for intermediate and solar mass stars, and the transition from red supergiant (RSG) to supernova (SN) or Wolf Rayet (WR) for massive stars. The magnetic field plays likely an important role in the mass loss process, and the star morphology changes from a spherical to an asymmetric object with outflows. During my thesis, I studied the circumstellar envelope of Betelgeuse, an RSG. I used the radio telescope IRAM-30m, to make a spectral survey at 1,3 and 3 mm.We detect only 7 species hence revealing that Betelgeuse is chemically young. However we detect for the first time the SiO maser, which will make possible to estimate themagnetic field in the envelope of this star. The second part of my thesis was to estimate the intensity of the magnetic field for a sample of AGBs and PNe using the CN radical sensitive to the Zeeman effect. The intensity of the magnetic field along the line of sight (Blos) is estimated between -7.5 and 14.2 mG. Comparing with previous studies at all wavelengths, we can conclude that the magnetic field decreases in 1/r with r the distance to the star. For the star IRC+10216, Blos is estimated for several positions of the envelope between -7.2 and 9.5 mG : Blos is not homogeneous and aligned in the CSE., L’influence du champ magnétique sur l’évolution stellaire reste à déterminer, notamment lors de la transition de la branche asymptotique des géantes (AGB) vers les Nébuleuses planétaires (PN) des étoiles de masse intermédiaire et solaire, et de la transition des supergéantes rouges (RSG) vers le stade des supernova (SN) ouWolf Rayet (WR) pour les étoiles massives. Le champ magnétique joue probablement un rôle important dans le processus de perte de masse et de leur changement de morphologie, passant d’un objet sphérique à un objet asymétrique avec émissions de jets de matière. Pendant ma thèse j’ai étudié l’enveloppe circumstellaire de Betelgeuse, une RSG. J’ai utilisé l’antenne radio IRAM-30m, pour réaliser le premier relevé spectral à 1,3 et 3 mm. Il en ressort que Betelgeuse est chimiquement jeune ; seulement 7 espèces ont été détectées. Cependant, pour la première fois lemaser SiO a été détecté pour cette étoile, ce qui pourrait permettre d’estimer le champ magnétique de l’enveloppe de cette étoile. La seconde partie de ma thèse a été d’estimer l’intensité du champ magnétique pour un échantillon d’AGBs et PNe grâce au radical CN sensible à l’effet Zeeman. L’intensité du champ magnétique selon l’axe de visé (Blos ) est estimée entre -7,5 et 14,2 mG. En comparant avec de précédentes études à toutes les longueurs d’onde, nous pouvons conclure que le champ magnétique décroit en 1/r où r est la distance à l’étoile. Pour l’étoile IRC+10216 le champ magnétique est estimé pour plusieurs positions de son enveloppe allant de -7,2 à 9,5 mG : Blos n’est pas homogène et aligné dans l’enveloppe.

The object of this thesis is the modelisation of the magnetic field of the solar corona using the non linear reconstruction code XTRAPOLS, with a special emphasis on eruptive phenomena environments.The innovative nature of the studies we undertook is the spherical global aspect of the method.Three main works are presented in this dissertation. The first one is about the February 2011 geoeffective events, featuring a large active region. We highlight several twisted flux ropes structures,and characterize their relationship with large scale structures.The second work is about the events of August 3rd and 4th. Several active region are present on the disk,and two of them feature a high eruptive activity. Here again, we find twisted flux ropes in each of the active regions, and we highlight the topological relationship between them.The third is a study performed in the context of an NLFFF group, in order to study the non linear modeling of the global corona. The reconstruction is performed at a date corresponding to the total solar eclipse of march 20th 2015. We discuss the impact of the different types of data and models used, and emphasize on the importance of data temporal coherence and of taking into account coronal currents.Thus, the works presented in this dissertation allowed to characterize the global environment of eruptive active regions, to study the relationship between features at different scales. To go further, we present different methods for extending the model beyond the source surface., Cette thèse a pour objet la modélisation du champ magnétique de la couronne solaire à l'aide du code de reconstruction non linéaire XTRAPOLS, avec une attention particulière pour les environnements des phénomènes éruptifs. Le caractère novateur des études menées porte sur l'aspect sphérique global de la méthode.Trois études principales de cas sont présentées dans cette thèse. La première concerne les évènements éruptifs de février 2011, géoeffectifs, faisant figurer une région active étendue. Nous mettons en évidences plusieurs structures de tubes de flux torsadés, et caractérisons leur lien avec les structures à grande échelle.La deuxième concerne les évènements du 3 et 4 août 2011. Plusieurs régions actives sont présentes sur le disque solaires, et deux d'entre elles présentent une activité éruptive importante.Là encore, nous mettons en évidences des tubes de flux torsadés dans chacune de ces deux régions active,et mettons en lumière les liens topologiques qui existent entre elles.La Troisième concerne une étude faite dans le cadre d'un groupe NLFFF, pour l'étude de la modélisation non linéaire globale de la couronne. La date correspondant à la reconstruction est celle de l'éclipse totale de soleil du 20 mars 2015. Nous discutons ici de l'impact de différents type de données et de modèles utilisés, et soulignons l'importance de la cohérence temporelle et de l'inclusion du courant dans les régions actives.Les travaux présentés dans cette thèse ont donc permis de caractériser l'environnement global des régions actives éruptives et d'étudier les liens entre les éléments à différentes échelles. Nous présentons en guise d'ouverture différente méthode pour étendre la modélisation au delà de la surface source.