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Accelerometers and gyroscopes are essential to the navigation of autonomous vehicles. Among the existing sensors, MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) sensors are the smallest and the least expensive with the lowest energy consumption. However, for some applications, their performances are not high enough. To improve them, this thesis chooses to use the piezoelectricity of the semi-insulating gallium arsenide (GaAs). Trenches were etched in a GaAs wafer down to 450 μm thanks to a deep reactive ion etching in a BCl₃/Cl₂ plasma and their profiles were studied. In order to get smooth and vertical trenches sidewalls, a new etching mask, made of a resist layer over a silica layer, was designed. Clamped-free beams, a tuning fork gyroscope and a triaxis gyroscope were fabricated. The characterisations of their resonances showed that, despite manufacturing defaults, quality factors higher than 100 000 and a dispersion of the frequencies lower than 3 % are achievable. Two theoretical studies are also presented. First the triaxis gyroscope design is changed in order to get the anchors outside the structure. The second study focuses on the electrodes deposited by metal evaporation on the trenches sidewalls through a shadow-mask. A complete mathematical model of the shapes and the thicknesses of the electrodes is detailed. These electrodes are mandatory to piezoelectrically detect the resonances., Les accéléromètres et les gyromètres sont essentiels à la navigation des véhicules autonomes. Parmi les capteurs existants, les MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) sont les plus petits, les moins chers et les moins consommateurs d’énergie mais leurs performances restent encore trop faibles pour certaines applications. Pour les améliorer, cette thèse propose d’exploiter la piézoélectricité de l’arséniure de gallium (GaAs) semi-isolant. Des profils de tranchées obtenus par gravure réactive ionique profonde du GaAs jusqu’à 450 μm dans un plasma BCl₃/Cl₂ ont été étudiés et un nouveau masque de gravure bicouche résine sur silice a été développé pour rendre les flancs de tranchées plus verticaux et plus lisses. Des poutres encastrées-libres, un gyromètre diapason et un gyromètre triaxial ont été fabriqués par gravure traversante du GaAs et caractérisés. Malgré ses défauts, le procédé de fabrication permet de réaliser des résonateurs avec des facteurs de qualité supérieurs à 100 000 et une dispersion des fréquences inférieure à 3 %. Deux études théoriques sont également présentées. D’abord, une modification du gyromètre triaxial est proposée où les ancrages sont déplacés à l’extérieur de la structure. Ensuite, un modèle mathématique complet de l’épaisseur et de la forme d’électrodes métalliques déposées sur les flancs de tranchées par évaporation et masquage par ombrage (shadow-masking) est détaillé. Ces électrodes latérales sont nécessaires à la détection piézoélectrique des vibrations.

Accelerometers and gyroscopes are essential to the navigation of autonomous vehicles. Among the existing sensors, MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) sensors are the smallest and the least expensive with the lowest energy consumption. However, for some applications, their performances are not high enough. To improve them, this thesis chooses to use the piezoelectricity of the semi-insulating gallium arsenide (GaAs). Trenches were etched in a GaAs wafer down to 450 μm thanks to a deep reactive ion etching in a BCl₃/Cl₂ plasma and their profiles were studied. In order to get smooth and vertical trenches sidewalls, a new etching mask, made of a resist layer over a silica layer, was designed. Clamped-free beams, a tuning fork gyroscope and a triaxis gyroscope were fabricated. The characterisations of their resonances showed that, despite manufacturing defaults, quality factors higher than 100 000 and a dispersion of the frequencies lower than 3 % are achievable. Two theoretical studies are also presented. First the triaxis gyroscope design is changed in order to get the anchors outside the structure. The second study focuses on the electrodes deposited by metal evaporation on the trenches sidewalls through a shadow-mask. A complete mathematical model of the shapes and the thicknesses of the electrodes is detailed. These electrodes are mandatory to piezoelectrically detect the resonances.; Les accéléromètres et les gyromètres sont essentiels à la navigation des véhicules autonomes. Parmi les capteurs existants, les MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) sont les plus petits, les moins chers et les moins consommateurs d’énergie mais leurs performances restent encore trop faibles pour certaines applications. Pour les améliorer, cette thèse propose d’exploiter la piézoélectricité de l’arséniure de gallium (GaAs) semi-isolant. Des profils de tranchées obtenus par gravure réactive ionique profonde du GaAs jusqu’à 450 μm dans un plasma BCl₃/Cl₂ ont été étudiés et un nouveau masque de gravure bicouche résine sur silice a été développé pour rendre les flancs de tranchées plus verticaux et plus lisses. Des poutres encastrées-libres, un gyromètre diapason et un gyromètre triaxial ont été fabriqués par gravure traversante du GaAs et caractérisés. Malgré ses défauts, le procédé de fabrication permet de réaliser des résonateurs avec des facteurs de qualité supérieurs à 100 000 et une dispersion des fréquences inférieure à 3 %. Deux études théoriques sont également présentées. D’abord, une modification du gyromètre triaxial est proposée où les ancrages sont déplacés à l’extérieur de la structure. Ensuite, un modèle mathématique complet de l’épaisseur et de la forme d’électrodes métalliques déposées sur les flancs de tranchées par évaporation et masquage par ombrage (shadow-masking) est détaillé. Ces électrodes latérales sont nécessaires à la détection piézoélectrique des vibrations.

Reef sharks, like most shark species and other marine predators, are strongly impacted by human activities and are experiencing sharp population decline worldwide. Such decline poses great risk of causing a profound disruption of coral reef ecosystems where reef sharks play a key functional role. Effective and appropriate reef shark conservation measures are therefore urgently needed. Marine Protected Areas (MPAs) are one of the most widely used tools for the protection of marine ecosystems. Unfortunately, current MPAs are often ineffective for the protection of mobile species such as reef sharks. This PhD aims at studying the movements and space use of a common reef shark species in New Caledonia in order to improve the protection of this species. To achieve this goal, 147 grey reef sharks, Carcharhinus amblyrhynchos, were tagged with acoustic transmitters and their movements were monitored over three years within a network of 73 acoustic receivers deployed throughout the archipelago. The grey reef shark is a good model to evaluate how information on movement and space use may improve shark conservation. Indeed, it is one of the most common reef shark species in the Indo-Pacific and drastic population declines have been documented throughout their geographical range. In New Caledonia, grey reef shark abundance has dropped by over 90% in the most anthropized regions of the archipelago. In addition, local MPAs are not able to protect this species. The presence of a strong gradient of human proximity in New Caledonia, including highly impacted reefs near the capital Nouméa and wilderness reefs in the remote parts of the archipelago, made it possible to assess the impact of human activities on various aspects of grey reef sharks’ space use. Acoustic telemetry data revealed an increase in grey shark home range in the vicinity of human settlements. However, the causal links between population decline and changes in space use are difficult to establish. This increase in shark space use at human proximity can constitute a driver of population decline, via a reduction in fitness, as well as a consequence of it. A lower population density may indeed drive individuals to expand their movements in the pursuit of mates. The shark home range dataset was then used to inform MPAs’ ability to protect the species. Results are consistent with the reported inability of local MPAs to protect this species, emphasising MPA size are too small to cover shark home ranges, especially for adult males. However, these results validate the recent efforts of the Government of New Caledonia to establish very large MPAs within its Economic Exclusive Zone. Comparison of these results with the size of MPAs in the Indo-Pacific also confirms the recent efforts undertaken at this scale. This work provides concrete information on the minimum size of an MPA necessary for the protection of the grey reef shark. The analysis of large-scale movements also made it possible to document for the first time the existence of seasonal migrations in the grey reef shark. Seven adult males were observed to undertake a round-trip migration along the west coast of the main island, up to more than 300 km from their tagging area, and over several consecutive years. The fact that only adult males have been observed to migrate and the timing of these migrations suggest that this behaviour is related to reproduction. These results have important implications for the management of this species, particularly at the local scale for the identification of preferential breeding areas.; Les requins de récif sont particulièrement impactés par les activités humaines et ont observé un fort déclin de leurs populations au niveau mondial. Un tel déclin présente le risque d’entrainer une perturbation profonde des écosystèmes de récifs coralliens, où les requins de récifs jouent un important rôle fonctionnel. Il est donc urgent de prendre des mesures efficaces et appropriées pour la conservation des requins de récif. Les Aires Marines Protégées (AMPs) représentent un des outils les plus employés pour la protection des écosystèmes marins. Malheureusement, les AMPs actuelles sont souvent inefficaces pour la protection des espèces mobiles telles que les requins de récif. Ce travail de thèse vise à étudier les déplacements et l’utilisation de l’espace d’une espèce commune de requin de récif en Nouvelle-Calédonie afin d’améliorer la protection de cette espèce. Dans ce but, 147 requins gris, Carcharhinus amblyrhynchos, ont été marqués et leurs déplacements ont été suivis sur trois années au sein d’un réseau de 73 récepteurs acoustiques déployés au travers de l’archipel. Le requin gris représente un bon modèle pour évaluer l’apport de l’étude de l’utilisation de l’espace pour la conservation des requins de récif. En effet, c’est une des espèces de requin de récif les plus communes dans la région Indo-Pacifique et de forts déclins de ses populations ont été documentés au travers de son aire de répartition. En Nouvelle-Calédonie, des déclins d’abondance de plus de 90% ont notamment été observés chez cette espèce dans les régions les plus anthropisées de l’archipel. De plus, les AMPs locales ne sont pas capables de protéger cette espèce. La présence d’un fort gradient de proximité à l’Homme au sein de ce réseau a permis dans un premier temps d’évaluer l’impact anthropique sur l’utilisation de l’espace par le requin gris. Les données de télémétrie acoustique ont notamment permis de mettre en évidence une augmentation du domaine vital des individus à proximité des implantations humaines. Les liens de causalité entre déclin des populations et altération de l’utilisation de l’espace sont cependant difficiles à établir. En effet, cette augmentation du domaine vital à proximité de l’Homme peut à la fois être un facteur du déclin des populations et en être une conséquence. Une plus faible densité des populations peut en effet pousser les individus à accroitre leur surface d’évolution pour la recherche de partenaires sexuels. Les données de taille de domaine vital ont ensuite été utilisées pour renseigner sur la capacité des AMPs à protéger le requin gris. Les résultats concordent avec le constat de l’inefficacité des AMPs locales pour protéger cette espèce, en soulignant leur taille trop limitée pour couvrir le domaine vital des individus et en particulier des mâles adultes. Ces résultats valident cependant les récents efforts du Gouvernement de la Nouvelle-Calédonie à mettre en place des AMPs géantes au sein de la Zone Economique Exclusive du territoire. La comparaison des résultats avec la taille des AMPs à l’échelle de l’Indo-Pacifique confirme également les récents efforts entrepris à cette échelle. Ces travaux permettent de fournir des informations concrètes sur la taille minimale d’une AMP nécessaire à la protection du requin gris. L’étude des déplacements à grande échelle a également permis de documenter pour la première fois chez le requin gris l’existence de migrations saisonnières. Sept mâles adultes ont ainsi été observés à entreprendre une migration aller-retour le long de la côte ouest de l’île principale, jusqu’à plus de 300 km de leur région de marquage, et ce sur plusieurs années consécutives. Le fait que seuls des mâles adultes aient été observés à migrer et le timing de ces migrations suggèrent que ce comportement est lié à la reproduction. Ces résultats ont d’importantes implications pour la gestion de la protection de cette espèce, notamment localement pour l’identification de zones privilégiées de reproduction.

Reef sharks, like most shark species and other marine predators, are strongly impacted by human activities and are experiencing sharp population decline worldwide. Such decline poses great risk of causing a profound disruption of coral reef ecosystems where reef sharks play a key functional role. Effective and appropriate reef shark conservation measures are therefore urgently needed. Marine Protected Areas (MPAs) are one of the most widely used tools for the protection of marine ecosystems. Unfortunately, current MPAs are often ineffective for the protection of mobile species such as reef sharks. This PhD aims at studying the movements and space use of a common reef shark species in New Caledonia in order to improve the protection of this species. To achieve this goal, 147 grey reef sharks, Carcharhinus amblyrhynchos, were tagged with acoustic transmitters and their movements were monitored over three years within a network of 73 acoustic receivers deployed throughout the archipelago. The grey reef shark is a good model to evaluate how information on movement and space use may improve shark conservation. Indeed, it is one of the most common reef shark species in the Indo-Pacific and drastic population declines have been documented throughout their geographical range. In New Caledonia, grey reef shark abundance has dropped by over 90% in the most anthropized regions of the archipelago. In addition, local MPAs are not able to protect this species. The presence of a strong gradient of human proximity in New Caledonia, including highly impacted reefs near the capital Nouméa and wilderness reefs in the remote parts of the archipelago, made it possible to assess the impact of human activities on various aspects of grey reef sharks’ space use. Acoustic telemetry data revealed an increase in grey shark home range in the vicinity of human settlements. However, the causal links between population decline and changes in space use are difficult to establish. This increase in shark space use at human proximity can constitute a driver of population decline, via a reduction in fitness, as well as a consequence of it. A lower population density may indeed drive individuals to expand their movements in the pursuit of mates. The shark home range dataset was then used to inform MPAs’ ability to protect the species. Results are consistent with the reported inability of local MPAs to protect this species, emphasising MPA size are too small to cover shark home ranges, especially for adult males. However, these results validate the recent efforts of the Government of New Caledonia to establish very large MPAs within its Economic Exclusive Zone. Comparison of these results with the size of MPAs in the Indo-Pacific also confirms the recent efforts undertaken at this scale. This work provides concrete information on the minimum size of an MPA necessary for the protection of the grey reef shark. The analysis of large-scale movements also made it possible to document for the first time the existence of seasonal migrations in the grey reef shark. Seven adult males were observed to undertake a round-trip migration along the west coast of the main island, up to more than 300 km from their tagging area, and over several consecutive years. The fact that only adult males have been observed to migrate and the timing of these migrations suggest that this behaviour is related to reproduction. These results have important implications for the management of this species, particularly at the local scale for the identification of preferential breeding areas.; Les requins de récif sont particulièrement impactés par les activités humaines et ont observé un fort déclin de leurs populations au niveau mondial. Un tel déclin présente le risque d’entrainer une perturbation profonde des écosystèmes de récifs coralliens, où les requins de récifs jouent un important rôle fonctionnel. Il est donc urgent de prendre des mesures efficaces et appropriées pour la conservation des requins de récif. Les Aires Marines Protégées (AMPs) représentent un des outils les plus employés pour la protection des écosystèmes marins. Malheureusement, les AMPs actuelles sont souvent inefficaces pour la protection des espèces mobiles telles que les requins de récif. Ce travail de thèse vise à étudier les déplacements et l’utilisation de l’espace d’une espèce commune de requin de récif en Nouvelle-Calédonie afin d’améliorer la protection de cette espèce. Dans ce but, 147 requins gris, Carcharhinus amblyrhynchos, ont été marqués et leurs déplacements ont été suivis sur trois années au sein d’un réseau de 73 récepteurs acoustiques déployés au travers de l’archipel. Le requin gris représente un bon modèle pour évaluer l’apport de l’étude de l’utilisation de l’espace pour la conservation des requins de récif. En effet, c’est une des espèces de requin de récif les plus communes dans la région Indo-Pacifique et de forts déclins de ses populations ont été documentés au travers de son aire de répartition. En Nouvelle-Calédonie, des déclins d’abondance de plus de 90% ont notamment été observés chez cette espèce dans les régions les plus anthropisées de l’archipel. De plus, les AMPs locales ne sont pas capables de protéger cette espèce. La présence d’un fort gradient de proximité à l’Homme au sein de ce réseau a permis dans un premier temps d’évaluer l’impact anthropique sur l’utilisation de l’espace par le requin gris. Les données de télémétrie acoustique ont notamment permis de mettre en évidence une augmentation du domaine vital des individus à proximité des implantations humaines. Les liens de causalité entre déclin des populations et altération de l’utilisation de l’espace sont cependant difficiles à établir. En effet, cette augmentation du domaine vital à proximité de l’Homme peut à la fois être un facteur du déclin des populations et en être une conséquence. Une plus faible densité des populations peut en effet pousser les individus à accroitre leur surface d’évolution pour la recherche de partenaires sexuels. Les données de taille de domaine vital ont ensuite été utilisées pour renseigner sur la capacité des AMPs à protéger le requin gris. Les résultats concordent avec le constat de l’inefficacité des AMPs locales pour protéger cette espèce, en soulignant leur taille trop limitée pour couvrir le domaine vital des individus et en particulier des mâles adultes. Ces résultats valident cependant les récents efforts du Gouvernement de la Nouvelle-Calédonie à mettre en place des AMPs géantes au sein de la Zone Economique Exclusive du territoire. La comparaison des résultats avec la taille des AMPs à l’échelle de l’Indo-Pacifique confirme également les récents efforts entrepris à cette échelle. Ces travaux permettent de fournir des informations concrètes sur la taille minimale d’une AMP nécessaire à la protection du requin gris. L’étude des déplacements à grande échelle a également permis de documenter pour la première fois chez le requin gris l’existence de migrations saisonnières. Sept mâles adultes ont ainsi été observés à entreprendre une migration aller-retour le long de la côte ouest de l’île principale, jusqu’à plus de 300 km de leur région de marquage, et ce sur plusieurs années consécutives. Le fait que seuls des mâles adultes aient été observés à migrer et le timing de ces migrations suggèrent que ce comportement est lié à la reproduction. Ces résultats ont d’importantes implications pour la gestion de la protection de cette espèce, notamment localement pour l’identification de zones privilégiées de reproduction.

Contribution publiée in Penser une démocratie alimentaire Volume II – Proposition Lascaux entre ressources naturelles et besoins fondamentaux, F. Collart Dutilleul et T. Bréger (dir), Inida, San José, 2014, pp. 87-111.; International audience; L’anthropocène triomphant actuel, avec ses forçages environnementaux et sociaux, est à l’origine de l’accélération des dégradations des milieux de vie sur Terre et de l’accentuation des tensions sociales et géopolitiques. Passer à un anthropocène de gestion équitable, informé et sobre vis-à-vis de toutes les ressources et dans tous les secteurs d’activité (slow anthropocene), impose une analyse préalable sur l’ensemble des activités et des rapports humains. Cette transition dite « écologique », mais en réalité à la fois sociétale et écologique, est tout sauf un ajustement technique de secteurs dits prioritaires et technocratiques. Elle est avant tout culturelle, politique et philosophique au sens propre du terme. Elle est un horizon pour des trajectoires de développement humain, pour des constructions sociales et économiques, censées redéfinir socialement richesse, bien-être, travail etc. La dénomination « transition écologique » est largement véhiculée, mais ses bases conceptuelles ne sont pas entièrement acquises ni même élaborées. Dans ce contexte, les étudiants en première année de Master BioSciences à l’Ecole Normale Supérieure (ENS) de Lyon ont préparé une première étude analytique de ce changement radical et global de société pour mieux comprendre dans quelle société ils souhaitent vivre, en donnant du sens aux activités humaines présentes et à venir. Une trentaine de dossiers sur divers secteurs d’activités et acteurs de la société ont été produits et ont servis de support à cette synthèse. Plus largement, le but est de construire un socle conceptuel et une plate-forme de travail sur lesquels les questions de fond, mais aussi opérationnelles, peuvent être posées et étudiées en permanence. Cette démarche participative est ouverte à la collectivité sur le site http://institutmichelserres.ens-lyon.fr/.