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Die mikroskopische Computertomographie (MikroCT) ist ein tomographisches bildgebendes Verfahren zur hochauflösenden dreidimensionalen Visualisierung und quantitativen Analyse von Untersuchungsobjekten. Während diese Technik vor 20 Jahren in der biologischen und biomedizinischen Grundlagenforschung noch als exotisch galt und kaum eingesetzt wurde, ist sie heute aus diesen Forschungsbereichen nicht mehr wegzudenken. Der gegenwärtige Artikel beleuchtet technische Grundprinzipien und Anwendungsgebiete der MikroCT in der Biologie. Außerdem werden einige praktische Aspekte zum Betrieb von laborbasierten MikroCT-Geräten aufgezeigt., Microscopic X-ray computed tomography (MicroCT) is a tomographic imaging technique for high-resolution 3D visualization and quantitative analysis of samples. Whereas twenty years ago this technique was considered to be exotic within biological and biomedical basic research and was hardly ever used, it is thought to be indispensable in these fields of research today. The present article focuses on both basic technical principles and application fields of microCT for the science of biology. Furthermore, it discusses some practical aspects important for researchers and institutions planning to establish a microCT setup in their labs.

Oceans and Seas, which represent more than 70% of the earth's surface, are littered with fiber optic cables operated by telecommunication networks and despite this massive instrumentalization, the ocean floor remains relatively unknown. For the last twenty years, the interest in distributed acoustic sensor systems (DAS) has been growing due to their ability to transform these cables into seismic sensors capable of measuring external disturbances. These DAS interrogators can measure acoustic interactions (as strain-rate) along a fiber optic cable. They provide a large sensing aperture for acquiring high-resolution acoustic and seismic data in the time and space domains, on land or in the marine environment ; recording can be done over a wide frequency range (from mHz to kHz) at metric spatial resolution.In this work, we operate a 42 km cable located off Toulon, France, going from the margin (0 m) to the abyssal plain (2500 m). We quantify precisely the ocean gravity waves traveling to the coast, which reflect and lead to the generation of microseismic (MS) sources called "coastal reflection". On average, 30% of these waves are reflected at the coast ; their heigh influences the intensity of the microseismic noise generated locally, and their azimuth has an impact on the position of the SM that dominate the recordings. Furthermore, this analysis showed a high diversity of apparent velocities that can be used to produce an image. In a second step, we try to understand the impact of these changes in the position of the SM on the apparent velocities we pick. We show that the true velocity (i.e. the lowest velocity) is always the same, whatever the power of the swell, which shows that there are sources along the coast at all times. Moreover, when we point at the highest energy - usually used in traditional tomography, some differences appear (a few hundred m/s). We show that there are several sources on traditional pointing diagrams. Therefore, we made a tomography using 900 linear sensors from a segment perpendicular to the coast, where the sensitivity of the fiber is maximum. Then we made another model using apparent velocities, corrected by an angle corresponding to the dominant source position with respect to the cable. We show that there are significant differences between these two models, from a few hundred m/s to almost 1000 m/s when increasing in depth.; Les océans et mers, qui représentent plus de 70% de la surface de la terre sont jonchés de câbles à fibre optique exploités par les réseaux de télécommunications et malgré cette instrumentalisation massive, les fonds océaniques restent relativement inconnus. Depuis une vingtaine d'années, l'intérêt pour les systèmes de capteurs acoustiques distribués (DAS) ne cesse d'augmenter grâce à leur capacité à transformer ces câbles en capteurs sismiques capables de mesurer des perturbations extérieures. Ces interrogateurs DAS peuvent mesurer les interactions acoustiques (sous forme de taux de déformation) le long d'un câble à fibre optique. Ils fournissent une grande ouverture de détection pour l'acquisition de données acoustiques et sismiques à haute résolution dans les domaines temporel et spatial, à terre ou en milieu marin ; l'enregistrement peut se faire sur une large gamme de fréquences (du mHz au kHz) à une résolution spatiale de l'ordre du métrique.Dans notre étude, nous exploitons un câble de 42 km situé au large de Toulon, France, allant de la marge (0 m) jusqu'à la plaine abyssale (2500 m). Ainsi, nous quantifions précisément les ondes de gravité océaniques voyageant jusqu'à la côte, qui se réfléchissent, et mènent à la génération de sources microsismiques (SM) dites « côtières ». En moyenne, 30% de ces ondes sont réfléchies à la côte ; leur intensité influe sur celle du bruit microsismique généré localement, et leur azimut à un impact sur la position des SM qui dominent les enregistrements. Par ailleurs, cette analyse a montré une forte diversité de vitesses apparentes utilisables pour produire une imagerie. Dans un deuxième temps, nous cherchons à comprendre l'impact de ces changements de position des SM sur les vitesses apparentes que l'on sélectionne. Nous montrons que la vitesse réelle (i.e. la vitesse la plus faible) est toujours identique, quelle que soit la puissance de la houle, ce qui montre qu'il existe en tout temps des sources le long de la côte. Par ailleurs, lorsque nous pointons la plus haute énergie - habituellement utilisé lors de tomographies traditionnelles, quelques différences apparaissent (quelques centaines de m/s). Nous montrons qu'il existe plusieurs sources sur des diagrammes de pointée traditionnels. De ce fait, nous avons fait une tomographie en utilisant 900 capteurs linéaires issus d'un segment perpendiculaire à la côte, où la sensibilité de la fibre est maximale. Puis nous avons fait un autre modèle en utilisant des vitesses apparentes, corrigé d'un angle correspondant à la position de source dominante par rapport au câble. Nous montrons qu'il y a des différences significatives entre ces 2 modèles, de quelques centaines de m/s à presque 1000 m/s lorsqu'on augmente en profondeur.

Die Untersuchung von III-V-Heterostruktur-Grenzflächen spielt aufgrund des starken Einflusses der Grenzflächen auf die Eigenschaften von Halbleiterbauelementen eine elementare Rolle. Die Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) hat sich als eines der geeignetsten Methoden für die Analyse von Grenzflächen erwiesen. Jedoch stellt die Interpretation von zweidimensionalen Projektionen, insbesondere bei dreidimensionalen (3D) Strukturen, eine Herausforderung dar, da die Information über die Tiefe in der Projektion verloren geht. In dieser Arbeit wird diskutiert, dass Grenzflächen als 3D Objekte gesehen werden können, insbesondere bei großen Rauheiten oder chemischen Durchmischungen. Zur Charakterisierung von vergrabenen III-V-Halbleitergrenzflächen wurde eine neue analytische Methode auf Basis der Elektronentomographie entwickelt. Diese Methode wird anhand eines (Al,Ga)As/GaAs-Mehrschichtsystems als Fallstudie vorgestellt. Es wird gezeigt, dass die tomographische Rekonstruktion von Grenzflächen ausgenutzt werden kann, um sogenannte Iso-Konzentrationsflächen zu erhalten, welche die Lage einer festgelegten Konzentration an der Grenzfläche beschreiben. Sie erlauben die Erstellung topographischer Höhenkarten, die die Rauheit von Grenzflächen visualisieren und ermöglichen die Bestimmung wesentlicher Grenzflächenparameter wie die quadratische Rauheit oder die lateralen und vertikalen Korrelationslängen. Zusätzlich wurden Isoflächen an unterschiedlichen Konzentrationsniveaus verwendet, um topographische Karten der Grenzflächenbreite zu erzeugen. Die Stärke der Methodik liegt in der Möglichkeit, alle chemisch-strukturellen Parameter von vergrabenen Grenzflächen mit einer einzelnen Tomographiemessung zu bestimmen. Die Applikation dieser neuen Grenzflächentomographie-Technik wird an unterschiedlichen Halbleitermaterialien für optische Anwendungen demonstriert: An einer (Al,Ga)As/GaAs-Mikrokavität, einem (Al,Ga)N/GaN-Bragg-Reflektor und einem 3D (In,Ga)N/GaN-Nanodraht., The investigation of III-V heterostructure interfaces plays a key role in developing novel semiconductor devices due to the strong influence of interfaces on device characteristics. Transmission electron microscopy (TEM) has proven to be one of the most suitable tools for an interface analysis. The interpretation of two-dimensional projections can be challenging, especially for three-dimensional (3D) structures, since the depth information is lost in the projection. It is discussed in this thesis that interfaces can be seen as 3D objects, particularly when interfaces are subject to large roughnesses or chemical intermixing. A new analytical method for the comprehensive characterization of buried III-V semiconductor interfaces based on electron tomography was developed. This method is applied to an (Al,Ga)As/GaAs multilayer system as a case study. It is shown that the tomographic reconstruction of a tomography needle of this material can be exploited to obtain so-called iso-concentration surfaces. These surfaces describe the positions of a chosen concentration value at the interfaces. They enable the creation of topographic height maps revealing the roughness of several interfaces. The height maps allow the determination of essential interface parameters as the quadratic mean roughness or the lateral and vertical correlation lengths using the height-height correlation function. In addition, height-difference maps based on isosurfaces corresponding to different concentration levels were used to generate topographic maps of the interface width. The methodology’s main strength is the ability to determine all chemical-structural parameters of buried interfaces with a single measurement. This thesis presents the application of this new interfacial tomography technique on semiconducting materials used for optical application purposes: An (Al,Ga)As/GaAs microcavity, an (Al,Ga)N/GaN Bragg reflector and a complex, 3D (In,Ga)N/GaN multi-shell nanowire.

Für eine umfangreiche Analyse eines komplexen Probensystems wie einer Batterie ist es notwendig, verschiedene bildgebende Messmethoden zu kombinieren. Dafür werden Synchrotron- und FIB Tomographien, großflächige REM-Analysen und in dieser Form einzigartige XANES-Radiographien an Nickel-Mangan-Kobalt Kathoden präsentiert. Die Bildgebung ist dabei ein vielseitiges Werkzeug zur Analyse von Materialien und Prozessen. Sie ist dabei nicht auf Oberflächen beschränkt. Durch die geeignete Wahl der Sensorik und der Probenmanipulation werden tiefe Einblicke, wie der Korrelation zwischen Batterieherstellungsparametern und erzeugten Materialstrukturen sowie darin im Betrieb ablaufender Prozesse wie der Delithiierung ermöglicht. Dabei werden neben den verfahrensabhängigen Möglichkeiten auch die Grenzen der Messmethoden beschrieben. Neben der Bildgebung spielt auch die Bildinterpretation für eine umfangreiche Analyse eine entscheidende Rolle. Es wird gezeigt, wie durch die Verwendung von Methoden des maschinellen Lernens bei der Bildauswertung Klassifizierungsfehler um eine Größenordnung reduziert und die Analyse von stark verrauschten Bilddaten überhaupt erst möglich gemacht werden kann., A comprehensive analysis of a complex sample system like a battery needs a combination of different imaging measurement methods. Synchrotron and FIB tomographies, large area SEM analyses and XANES radiographies, unique in this form, on nickel-manganese-cobalt cathodes, are presented in this work. Imaging is a versatile tool for the analysis of materials and processes and in this context, it is not limited to surfaces. The appropriate choice of sensor technology and sample manipulation allows for deep insights such as the correlation of battery fabrication parameters and generated material structures as well as in operando processes such as delithiation. In addition to the process-dependent possibilities, the limitations of the measurement methods are also shown. Besides imaging, image interpretation is a crucial factor for comprehensive analysis. This work shows how the use of machine learning methods in image interpretation can reduce classification errors by an order of magnitude and make the analysis of highly noisy image data possible in the first place.

Les bobines de champ magnétique des réacteurs à fusion nucléaire sont, à l'heure actuelle, majoritairement construites à partir d'enroulements de grandes longueurs de câbles composés de centaines, voire de milliers, de brins supraconducteurs et de brins de cuivre. Ces brins sont torsadés en multiplets successifs imbriqués pour former les étages du câble. La géométrie résultante est complexe et a un impact direct sur les propriétés magnétiques, électriques et thermiques du câble. Ces câbles sont compactés dans une gaine (souvent en acier inoxydable) et forment ce que l'on appelle un conducteur. Le refroidissement est assuré par circulation forcée d'hélium supercritique à une température d'environ 4 K à l'intérieur de la gaine. Dans un tokamak, ces conducteurs sont soumis à des variations de champ magnétique qui entrainent une dissipation d'énergie au sein du câble. Cela peut engendrer la transition des brins supraconducteurs vers un état résistif entrainant la décharge du courant de la bobine. Dans des cas extrêmes, ces transitions peuvent menacer l'intégrité du tokamak. Du fait de la complexité des trajectoires des brins et de leur impact sur les propriétés physiques des bobines, certains échantillons de conducteurs ont été analysé par tomographie de rayons-X. Il s'agit d'une analyse non-destructrice permettant d'obtenir une base de donnée d'images de coupes successives balayant la totalité de l'échantillon. Après traitement des images, il est ainsi possible d'obtenir des paramètres géométriques effectifs extraits d'une source de très haute fiabilité. L'objectif est alors de déterminer les propriétés physiques d'intérêt pour l'opération des bobines dans un environnement de tokamak. Nous présentons la méthode d'analyse de ce type d'imagerie développée à partir de l'identifications des positions des centres des brins sur toute la longueur d'un échantillon. Nous avons inventorié de nombreux paramètres et indicateurs géométriques pertinents tels que : le pas de torsade de chaque étage, la statistique de contact inter-brin ou avec la surface de la gaine, le périmètre mouillé des brins et de la gaine etc. Cette méthode d'analyse a été appliqué à sept échantillons (similaires pour certains à ceux destinés aux bobines toroïdales du tokamak JT-60SA, au taux de vide près) qui diffèrent les uns des autres par leur taux de vide. Ainsi, nous disposons d'une large base de données qui permet de caractériser l'impact de la compaction de ces câbles. Dans un second temps les paramètres effectifs établis par l'analyse des images tomographiques sont utilisés pour déterminer des propriétés physiques du câble. Les statistiques de contacts permettent par exemple de remonter à la conduction (électrique ou thermique) inter-brins et inter-étage. Nous réalisons des cartographies des conductivités entre les différentes torsades du câble. Le réseau électrique/thermique équivalent au câble est ainsi reconstruit et la redistribution des courants/flux est étudiée ainsi que la dissipation d'énergie associée.

Les épées de l’âge du Bronze, a fortiori celles à poignée métallique, figurent parmi les objets les mieux documentés de la période, avec un grand nombre d’études réalisées à l’échelle européenne depuis la fin du XIXe siècle. Malgré tout, l’emploi de techniques d’imagerie utilisant les rayons X, telles que la radiographie et la tomographie, permettent de porter un regard nouveau sur ces armes grâce à l’examen de leurs entrailles qui révèlent certaines techniques mises en place par les artisans pour leur production. Ces épées sont en effet des objets complexes formés de plusieurs pièces agencées à l’aide de techniques variées, pour lesquelles les artisans de l’âge du Bronze se sont montrés très ingénieux. Malgré l’emploi de la radiographie dès les années 1950 pour étudier les techniques de production de ces épées, l’utilisation des techniques d’imagerie est restée relativement limitée en dehors de l’Allemagne. Aujourd’hui, les techniques de radiographie et de tomographie permettent d’étendre considérablement les possibilités offertes par ce type d’analyse. Il est ainsi beaucoup plus aisé d’observer la structure interne des objets étudiés. Les modèles 3D issus des examens de tomographie ouvrent par ailleurs la porte à de nombreuses analyses, de la simulation numérique de coulée à la visualisation de surfaces jusqu’alors inaccessibles en passant par une quantification de la porosité de certaines zones. Nous nous proposons ici de faire le point de plus de quatre ans de recherches sur les techniques de production des épées à poignée métallique de l’âge du Bronze européen. L’étude technologique permet d’obtenir un regard nouveau sur de nombreuses problématiques chères aux archéologues telles que la restitution de la chaîne opératoire, l’organisation de la production, les modalités de diffusion des produits finis, par exemple à travers la mobilité des artisans ou des producteurs, ou encore la question de l’utilisation qui était faite de ces armes. Nous aborderons également la question de l’identification des faux et copies. Dans la mesure où les épées ont été et restent des objets prisés par les musées et les collectionneurs, de nombreuses reproductions et contrefaçons ont été réalisées depuis le XIXe siècle, dont l’identification n’est pas toujours aisée.

X-ray tomographic imaging, known as CT scanning, is available in clinical diagnostic routines thanks to the scanner. CT scanners allow precise differentiation of human tissues. However, these performances are obtained by technical choices incompatible with interventional use where the imaging system must not prevent access to the patient. Interventional X-ray C-arms have thus been equipped with an alternative tomographic technology: Cone-Beam Computed Tomography (CBCT). CBCT offers high spatial resolution for vessel imaging but remains limited for low contrast visualization, especially in the presence of injected contrast media and metallic therapeutic objects always under-sampled during the acquisition. Simplified acquisitions that are more dose-saving and faster, obtained by reducing the angular amplitude covered by the measurements or the number of measurements, are desirable but exacerbate under-sampling issues.The problem of reconstructing an anatomical region from projections can be efficiently solved by minimizing a cost function that compensates for under-sampling through a priori information about the region to be reconstructed. The minimization can be performed by an iterative algorithm built on a fixed point scheme. Four essential components in iterative methods are (i) the choice of the data fidelity, (ii) the regularization, and (iii) the discretization of the linear operators involved in these two terms (e.g., the projector and its adjoint, the backprojector), and (iv), the choice of the iterative algorithm. In practice, these methods are not used in a framework ensuring their convergence. In this thesis, we propose methodological contributions leading to iterative reconstruction methods that are theoretically convergent and applicable to acquisitions for interventional radiology.To achieve this objective, we extend the convergence conditions of a set of proximal algorithms when the projector adjoint is replaced by another operator, such as the voxel-driven backprojector often used in analytical reconstruction.One of the motivations for this change is the lack of management of sampling variations by the classical projector based on linear interpolation. The convergence of the algorithms is proved under conditions based on the cocoercivity of some linear operators.We then show that the modeling of sampling variations in an interpolation scheme allows for the derivation of an accurate discretization of the projector and the backprojector. Starting from an existing resampling algorithm for image enlargement, we design new projectors and backprojectors adapted to the cone-beam geometry with a flat detector, with different accuracy and speed trade-offs.Next, we propose an iterative method for reconstructing percutaneous needles from acquisitions with limited angular amplitude. We adopt a volume decomposition strategy associated with different directional regularization terms for each component and thus reconstruct an anatomical background on which the needles are superimposed.Finally, we propose a new regularized formulation for reconstructing an anatomical region from low angular density acquisitions. The combination of a robust data fidelity term with a total variation regularization limits artifacts from intense objects present in the projections but out of the reconstruction grid. To reach an accurate and fast reconstruction, we exploit recent advances in deep learning to propose an iterative unfolded algorithm allowing supervised learning of the problem parameters in a limited number of iterations. We show that a better reconstruction is obtained by learning the adjoint of the linear operators in the regularization term.; L'imagerie tomographique par rayons X, appelée tomodensitométrie, est accessible en routine clinique diagnostique grâce au scanner. Le scanner permet de différencier très précisément les tissus humains mais ses performances sont obtenues par des choix techniques incompatibles avec une utilisation interventionnelle où le système d'imagerie ne doit pas empêcher l'accès au patient. Les arceaux rayons X interventionnels ont donc été dotés d'une technologie tomographique alternative, le Cone-Beam Computed Tomography (CBCT). Le CBCT est très performant en résolution spatiale mais limité pour la visualisation des faibles contrastes, surtout en présence de produit de contraste et d'objets thérapeutiques métalliques toujours sous-échantillonnés lors de l'acquisition. Des acquisitions plus économes en dose et plus rapides, obtenues en réduisant l'amplitude angulaire des mesures ou le nombre de mesures, sont souhaitables mais aggravent les problèmes liés au sous-échantillonnage.La résolution du problème de reconstruction d'une région anatomique (ROI) à partir de projections s'effectue efficacement via la minimisation d'une fonction de coût compensant le sous-échantillonnage grâce à l'injection d'informations a priori sur la ROI. La minimisation peut être effectuée par un algorithme itératif lié à un schéma de point fixe. Quatre points essentiels sont (i) le choix du terme d'attache aux données, (ii) de la régularisation, (iii) la discrétisation des opérateurs linéaires présents dans ces deux termes et enfin, (iv) le choix de l'algorithme itératif. Souvent, ces méthodes ne sont pas utilisées dans un cadre assurant leur convergence. Dans cette thèse, nous proposons des méthodes de reconstruction itérative qui sont théoriquement convergentes et applicables à des acquisitions pour la radiologie interventionnelle.Pour répondre à cet objectif, nous étendons les conditions de convergence d'un ensemble d'algorithmes proximaux lorsque l'adjoint du projecteur est remplacé par un autre opérateur. Une des motivations pour ce changement est l'absence de gestion des variations d'échantillonnage par le projecteur classique basé sur l'interpolation linéaire.La convergence des algorithmes est prouvée sous des conditions s'appuyant sur le caractère cocoercif de certains opérateurs linéaires.Nous montrons ensuite qu'une modélisation des variations d'échantillonnage dans un schéma d'interpolation permet d'obtenir une discrétisation à la fois précise du projecteur et du rétroprojecteur. En partant d'un algorithme de rééchantillonnage proposé pour agrandir des images, nous concevons de nouveaux projecteurs et rétroprojecteurs adaptés à la géométrie conique avec un détecteur plan, avec différents compromis de précision et rapidité.Par ailleurs, nous proposons une méthode itérative pour la reconstruction d'aiguilles percutanées à partir d'acquisitions ayant une amplitude angulaire limitée. Nous adoptons une stratégie de décomposition du volume associés à différents termes de régularisation directionnelle pour chaque composante et ainsi reconstruire un fond anatomique sur lequel sont superposées les aiguilles.Enfin, nous proposons une nouvelle formulation régularisée pour la reconstruction d'une région anatomique à partir d'acquisitions ayant une faible densité angulaire. La combinaison d'un terme d'attache aux données robuste et d'une régularisation de variation totale permet de limiter les artéfacts issus d'objets intenses présents dans les projections mais en dehors de la grille de reconstruction. Pour permettre une reconstruction précise et rapide, nous exploitons les apports des techniques d'apprentissage pour proposer un algorithme itératif déroulé permettant un apprentissage supervisé des paramètres du problème en un nombre d'itération restreint. Nous montrons qu'une meilleure reconstruction est obtenue en apprenant l'adjoint des opérateurs linéaires présent dans le terme de régularisation.

International audience; L’exploitation d’un calcaire coquillier connu localement sous le nom de pierre de Savonnières sur la commune de Brauvilliers dans la Meuse a révélé plusieurs restes de vertébrés fossiles datés de la fin du Jurassique. Un de ces spécimens consiste en un petit crâne de crocodile rapporté à Alligatorium cf. paintenense Kuhn, 1961 par Buffetaut (1981). Le spécimen est préservé dans un bloc de calcaire coquillier et ne laisse apparaître qu’une section imparfaite du crâne. Un second bloc, non mentionné dans la publication originale, préserve la partie correspondante du toît crânien ainsi qu’une partie additionnelle du rostre du même individu. Malgré l’épaisseur des blocs de roche, nous avons entrepris de scanner par microtomographie aux rayons X ces deux spécimens sur une nouvelle plateforme à haute energie à l’INSA de Lyon en janvier 2022. Malgré une grande absorption du faisceau par les blocs de calcaire, les résultats indiquent la présence de structures osseuses dans le volume des blocs. La segmentation manuelle des données obtenues permet de reconstruire différents os du crâne, dont le palais, avec une résolution comprise entre 30 et 45 microns. Les deux parties correspondantes du crocodile fossile sont assemblées et autoriserons une future étude anatomique détaillée.

The distribution of matter on cosmological scales can be predicted in the framework of the LambdaCDM model. It depends, among other things, on the properties of dark matter and neutrinos. Large spectroscopic surveys, such as eBOSS and DESI, aim to provide a map of this matter distribution. This thesis is a contribution to the study of Lyman-alpha forest samples from these surveys. The Lyman-alpha forest measures the absorption of light from distant sources by the intergalactic medium. As of now, it is the best probe for the distribution of matter at high redshift and small cosmological scale (of the order of a megaparsec). In this thesis, I use some eBOSS and DESI Lyman-alpha forest samples associated with quasars located at a redshift z>2, to study both their one- and three-dimensional properties. On the one hand, I carry out the first measurement of the one-dimensional power spectrum of Lyman-alpha forest with DESI data. Since DESI is a new instrument, I evaluate the instrumental systematics, contributing to the improvement of the instrument's noise modeling. This 1D power spectrum will be used to constrain the LambdaCDM model, the sum of neutrino masses, and the properties of dark matter. On the other hand, I create a three-dimensional tomographic map, by interpolating the Lyman-alpha forests from the eBOSS survey. With a volume approaching one gigaparsec cube, this map is the largest 3D tomographic reconstruction created from a Lyman-alpha forest sample. It traces the fluctuations of matter density, smoothed on a scale of 13 megaparsecs, in the redshift range 2.1 < z < 3.2. I develop an algorithm to search for candidate proto-clusters and cosmic voids from this map. I then measure the correlation between the positions of detected voids and the Lyman-alpha forest sample used to construct the map. This measurement provides the first observation of the peculiar velocities of intergalactic gas (RSD) around voids at such a high redshift. By fitting a linear model to this measurement, I measure the associated RSD-related parameter beta = 0.52.; La distribution de la matière aux échelles cosmologiques peut être prédite dans le cadre du modèle LambdaCDM. Elle dépend, entre autres, des propriétés de la matière noire et des neutrinos. Les grands relevés spectroscopiques, tels que eBOSS et DESI, visent à fournir une carte de cette distribution de matière. Cette thèse est une contribution à l'étude des échantillons de forêt Lyman-alpha provenant de ces relevés. La forêt Lyman-alpha mesure l'absorption de la lumière de sources distantes par le milieu intergalactique. A ce jour, c'est la meilleure sonde de la distribution de matière à haut redshift et à petite échelle cosmologique (de l'ordre du mégaparsec). Dans cette thèse, j'utilise certains échantillons de forêt Lyman-alpha de eBOSS et DESI, associés à des quasars situés à un redshift z>2, pour étudier leurs propriétés uni- et tri-dimensionnelles. D'une part, je présente la première mesure du spectre de puissance unidimensionnel de la forêt Lyman-alpha avec les données DESI. Comme DESI est un nouvel instrument, je me concentre sur les systématiques instrumentales, contribuant ainsi à l'amélioration de la modélisation du bruit de l'instrument. Ce spectre de puissance 1D sera utilisé pour contraindre le modèle LambdaCDM, la somme des masses des neutrinos, et les propriétés de la matière noire. D'autre part, cette thèse présente une carte tomographique tridimensionnelle, interpolant les forêts Lyman-alpha du relevé eBOSS. Avec un volume proche d'un gigaparsec cube, cette carte est la plus grande reconstruction tomographique 3D créée à partir des forêts Lyman-alpha. Elle retrace les fluctuations de la densité de matière, lissées sur une échelle de 13 mégaparcs, dans la plage de décalage vers le rouge 2.1 < z < 3.2. Je développe un algorithme pour rechercher des candidats proto-amas et vides cosmiques à partir de cette carte. Je mesure ensuite la corrélation entre les positions des vides détectés et l'échantillon de forêt Lyman-alpha utilisé pour construire la carte. Cette mesure fournit la première observation des vitesses particulières du gaz intergalactique (RSD) autour des vides à un redshift aussi élevé. En ajustant un modèle linéaire à cette mesure, je mesure le paramètre associé au RSD beta = 0.52.

The use of electrical resistivity tomography in laboratory or field experiments for environmental purposes has been increasing in recent years. The development of commercial devices has thus far focused on the quality of measurements and their robustness in all field cases. However, both their costs and lack of flexibility to adapt to specific applications have limited their prevalence in the environmental sector. This article presents the development of a low-cost, open hardware resistivity meter to provide the scientific community with a robust and flexible tool for small-scale experiments. Called OhmPi, this basic resistivity meter features current injection and measurement functions associated with a multiplexer that allows performing automatic measurements with up to 32 electrodes (at a cost of less than $500). The device was first tested using a soil-analog electrical circuit to verify the reliability and robustness of the measurements. Results show that OhmPi offers a wide range of resistance measurements, from 0.2 to 1000 O, for contact resistances between 100 and 5000 O. Measurements were then carried out on a small field experiment, in demonstrating good stability of the OhmPi measurements, as well as a strong correlation with the output of a commercial reference instrument.

Les techniques d’imagerie par rayons X bénéficient des développements de la physique, des mathématiques et de l’informatique et proposent des outils d’analyse 3D des structures internes d’une grande variété d’objets. Cet article propose un état des lieux des différents instruments de tomographie par rayons X et discute des performances et limites de cette méthodologie. X-ray imaging techniques benefit from developments in physics, mathematics, and computer science, and provide analytical tools to study 3D internal structures of a wide range of objects. This article proposes an inventory of the different instruments of X-ray tomography and discusses the performances and limits.

International audience; Laser guide star (LGS) wave-front sensing (LGSWFS) is a key element of tomographic adaptive optics system. However, when considering Extremely Large Telescope (ELT) scales, the LGS spot elongation becomes so large that it challenges the standard recipes to design LGSWFS. For classical Shack–Hartmann wave-front sensor (SHWFS), which is the current baseline for all ELT LGS-assisted instruments, a trade-off between the pupil spatial sampling [number of sub-apertures (SAs)], the SA field-of-view (FoV) and the pixel sampling within each SA is required. For ELT scales, this trade-off is also driven by strong technical constraints, especially concerning the available detectors and in particular their number of pixels. For SHWFS, a larger field of view per SA allows mitigating the LGS spot truncation, which represents a severe loss of performance due to measurement biases. For a given number of available detectors pixels, the SA FoV is competing with the proper sampling of the LGS spots, and/or the total number of SAs. We proposed a sensitivity analysis, and we explore how these parameters impacts the final performance. In particular, we introduce the concept of super resolution, which allows one to reduce the pupil sampling per WFS and opens an opportunity to propose potential LGSWFS designs providing the best performance for ELT scales.; La détection du front d'onde en utilisant une étoile laser (LGS) est un élément clé des systèmes optique adaptative tomographiques. Cependant, si l'on considère la taille des très grands télescopes (ELT), l'élongation du spot laser devient si importante qu'elle remet en question les recettes classiques de conception du LGSWFS. Pour le senseur classique de type Shack-Hartmann (SHWFS), qui constitue la référence actuelle pour tous les instruments d'optique adaptative assisté par laser de l'ELT, un compromis entre l'échantillonnage spatial de la pupille (nombre de sous-ouvertures), le champ de vue de ces sous-ouvertures et l'échantillonnage des pixels dans chaque sous-ouverture est nécessaire. Pour les ELT, ce compromis est également dicté par de fortes contraintes techniques, notamment concernant les détecteurs disponibles et en particulier leur nombre de pixels. Pour les SHWFS, un champ de vue plus large par sous-ouverture permet d'atténuer la troncature du spot LGS, qui représente une perte sévère de performance due aux biais de mesure. Pour un nombre donné de pixels de détecteurs disponibles, le champ de vision [FoV] de la sous-ouverture est en concurrence avec l'échantillonnage correct des taches LGS, et/ou le nombre total de sous-ouvertures. Dans cet article, nous proposons une analyse de sensibilité, et nous explorons l'impact de ces paramètres sur la performance finale. En particulier, nous introduisons le concept de super résolution, qui permet de réduire l'échantillonnage de la pupille par WFS, et ouvre une opportunité de proposer des conceptions potentielles de LGSWFS offrant les meilleures performances pour les ELT.

Downstream of wastewater treatment plants, infiltration devices are implemented to infiltrate treated wastewater: EUTS. In this case, these devices are not only outfalls but also bioreactors that can carry out a complementary treatment of the water. The sizing of these infiltration areas therefore requires knowledge of the real hydraulic conductivity of the soil on the entire plot of land in order to allow for a sustainable operation of the work. Nowadays, no technique is available to calculate the hydraulic conductivity of a soil at all points. This is why the thesis proposes a solution allowing the spatialization of the hydraulic conductivity at saturation using a geostatistical method: BME (Bayesian Maximum Entropy). The BME method aims at integrating geophysical measurements and localized measurements of infiltration tests to better evaluate and predict water and pollutant transfers in heterogeneous soils used in tertiary wastewater treatment. This optimization aims to help managers and local authorities to better design and adapt infiltration surfaces downstream of wastewater treatment plants., En aval des stations de traitement des eaux usées, des dispositifs d’infiltration sont mis en œuvre pour infiltrer les eaux usées traitées : EUTS. Dans ce cas, ces dispositifs sont non seulement des exutoires mais des bioréacteurs qui peuvent réaliser un traitement complémentaire de l’eau. Le dimensionnement de ces aires d’infiltration nécessite donc la connaissance de la conductivité hydraulique réelle du sol sur l’ensemble de la parcelle afin de permettre un fonctionnement pérenne de l’ouvrage. De nos jours, on ne dispose pas de technique permettant de calculer en tous points la conductivité hydraulique à saturation d’un sol. C'est pourquoi le travail de thèse propose une solution permettant la spatialisation de la conductivité hydraulique à saturation en utilisant une méthode de géostatistique : BME (Bayesian Maximum Entropy). La méthode BME a pour but d’intégrer des mesures géophysiques et des mesures localisées des essais d'infiltration pour mieux évaluer et prédire les transferts d’eau et de polluants dans les sols hétérogènes utilisés en traitement tertiaire des eaux usée et traitée. Cette optimisation a pour but d’aider les gestionnaires et les collectivités locales, à mieux concevoir et adapter les surfaces d’infiltration en aval des stations d’épuration.

The aim of this PhD thesis is to develop the technic of X-ray phase imaging with Hartmann wavefront sensor for various applications and to compare this new system against well-established phase-contrast techniques. The X-ray phase imaging will be mainly performed in 3D using tomographic setup. The main application includes the study of alteractions in the central nervous system induced by neurodegenerative diseases. The first introductory section describes the basic aspects of X-ray interaction with matter and of yhe coherence theory with specific application to the Hartmann wavefront sensor design. In the second chapter, an introduction to the free-space propagation technique. The third chapter examines the principles of tomography acquisitions and the available reconstruction algorithms. A separate chapter, labeled 4, is dedicated to the theory of Hartmann wavefront sensor. A 3D wave propagation model based on Fresnel propagator was developed to optimize the architecture of the full wavefront sensor including the Hartmann plate, the distances between the different elements of the set-up as well as the X-ray source. The model can manage any degree of spatial coherence, enabling the accurate simulation of a wide range of X-ray sources. Several simulations of standard experimental situations are described to valid the program. Then, the main wavefront reconstruction algorithms have been analyzed. In chapter 5, we will present experimental results obtained with the X-ray Hartmann wavefront sensor using both a parallel beam geometry (synchrotron measurements) and a cone beam geometry (laboratory measurements). Different Hartmann plates were used with the laboratory set-up to visualize a series of test and biological samples. also, using synchrotron, we tested the Hartmann sensor to retrieve the chemical composition of objects composed of known materials. The chemical composition could be inferred starting from direct and independent measurements of the real part (proportional to the phase) and the imaginary part (proportional to the absorption) of the sample refractive index. In chapter 6, the experimental results obtained with free space propagation X-ray phase contrast tomography will be discussed. We exploited the capability of X-ray phase contrast imaging to investigate the effects of neurodegenerative diseases on the central nervous system., L'objectif de cette thèse consiste en le développement d'une technique d'imagerie X de phase basée sur l'utilisation d'un senseur de front d'onde de type Hartmann pour être exploité sur différentes applications et de comparer ce nouveau système avec des techniques bien connues d'imagerie en contraste de phase. L'imagerie de phase sera principalement réalisée en 3D par tomographie. L'application principale inclue l'étude d'altérations du système nerveux central induites par des maladies neurodégénératives. La première section d'introduction décrit les aspects de base de l'interaction rayons X-matière et de la théorie de la cohérence avec des applications spécifiques à la conception de senseur de front d'onde de Hartmann. Dans le deuxième chapitre, une introduction à l'imagerie par contraste de phase est donnée, avec une attention particulière sur la technique en propagation libre. Le troisième chapitre examine les principes de la tomographie et des logiciels de reconstruction disponibles. Un chapitre séparé, numéroté 4, est dédié à la théorie des senseurs de front d'onde de Hartmann. Un modèle de propagation en 3D basé sur le propagateur de Fresnel a été développé pour optimiser l'architecture du senseur complet incluant la plaque de Hartmann, les distances entre les différents éléments du montage et enfin les propriétés de la source X. Le modèle peut gérer n'importe quel degré de cohérence spatiale, permettant de réaliser des modélisations précises d'une grande variété de source X. Différentes simulations de situation expérimentales sont décrites pour valider le programme. Puis, les programmes principaux de reconstruction du front d'onde ont été analysés. Dans le chapitre 5, nous allons présenter des résultats expérimentaux obtenus avec le senseur de font d'onde X en géométrie de faisceau parallèle (synchrotron) ou conique (mesure en laboratoire). Différentes plaques de Hartmann ont été utilisé sur le montage de laboratoire pour visualiser une série d'échantillons test et biologiques. De plus, sur synchrotron, nous avons testé le senseur de Hartmann pour retrouver la composition chimique d'objets composés de matériaux connus. La composition chimique peut être estimée à partir de mesures directes et indépendantes de la partie réelle (proportionnelle à l'absorption) de l'indice de réfraction de l'échantillon. Dans le chapitre 6, les résultats expérimentaux obtenus en tomographie X par contraste de phase en propagation libre seront discutés. Nous avons exploité la capacité de l'imagerie X par contraste de phase pour étudier les effets des maladies neurodégénératives du système nerveux central.

The increasing need for computing power imposed by the complexity of processing algorithms and the size of problems requires using hardware accelerators to meet time and energy constraints. FPGA architectures are known to be among the most power-efficient platforms, especially for embedded systems using hardware description languages. The appearance of the new high-level synthesis tools has been a major factor in the consideration of FPGAs for complex applications, as is the case with the manycores processors. The high-level synthesis tools generate a hardware description design from high-level languages such as C, C++, or OpenCL. The recent FPGAs are equipped with several floating-point computing units capable of meeting the precision requirements of a wide range of applications. However, exploiting the full potential of these architectures has always been a major concern. This thesis aims to explore methodologies for accelerating inverse problem algorithms on FPGA architectures through new high-level synthesis tools applied to tomographic reconstruction and radioastronomy. Indeed, many algorithms for these applications are memory-bound. A custom architecture derived from an algorithm-architecture co-design methodology has been proposed to overcome the memory bottleneck. We applied this methodology to the 3D back-projection operator in the context of iterative reconstruction. The 3D back-projector architecture takes advantage of a custom memory access strategy to reach a full computational throughput. Then we consider the parallelization of the complete optimization algorithm on FPGA. We also discuss the position of FPGAs in radio astronomy, particularly for the SKA pipeline imaging system., Le besoin croissant de puissance de calcul imposé par la complexité des algorithmes de traitement et la taille des problèmes nécessite l'utilisation d'accélérateurs matériels pour répondre aux contraintes de temps et d'énergie. Les architectures FPGA sont connues pour être parmi les plateformes les plus économes en énergie, notamment pour les systèmes embarqués à travers les langages de description matérielle. L'apparition des nouveaux outils de synthèse de haut niveau a été un facteur majeur dans la prise en compte des FPGAs pour les applications complexes, comme c'est le cas avec les processeurs manycores. Les outils de synthèse de haut niveau génèrent une conception de description matérielle à partir de langages de haut niveau tels que C, C++ ou OpenCL. Les derniers FPGAs sont équipés de plusieurs unités de calcul à virgule flottante capables de répondre aux exigences de précision d'un large éventail d'applications. Cependant, l'exploitation du plein potentiel de ces architectures a toujours été une préoccupation majeure. Cette thèse vise à explorer les méthodologies d'accélération des algorithmes de problèmes inverses mal posés sur les architectures FPGA grâce à de nouveaux outils de synthèse de haut niveau appliqués à la reconstruction tomographique et à la radioastronomie. En effet, de nombreux algorithmes pour ces applications sont limités par la mémoire. Une architecture sur-mesure dérivée d'une méthodologie d'adéquation algorithme-architecture a été proposée pour surmonter le goulot d'étranglement de la mémoire. Nous avons appliqué cette méthodologie à l'opérateur de rétroprojection 3D dans le contexte de la reconstruction itérative. L'architecture du rétroprojecteur 3D tire parti d'une stratégie d'accès à la mémoire pour atteindre un débit de calcul élevé. Ensuite, nous prenons en compte la parallélisation de l'algorithme d'optimisation complet sur FPGA. Nous discutons également de la place des FPGAs en radioastronomie, notamment pour le système d'imagerie du pipeline SKA.

The success of the development of new implants relies on a better understanding of the interactions between cells and biomaterials. Cell adhesion on the biomaterial is a key step in predicting the future of an implant in the human body. Cell adhesion is involved in many cellular processes such as proliferation, migration and differentiation. Recent studies have shown that the substrate on which cells are grown can lead to different cell morphologies. This thesis work consisted in setting up a method for studying cell adhesion by quantifying the anchoring sites of the cell on the biomaterial by confocal microscopy. The morphological study was carried out by scanning electron microscopy (SEM). Morphological analysis is mainly performed in 2D using high vacuum SEM (HVSEM), which notably requires cell dehydration. We initially tried to develop a 3D analysis method of the cell on the biomaterial by SEM. Then, we developed a 3D analysis method to study whole cells close to their native state. To do so, wet-STEM was performed using a tomographic sample holder designed beforehand in the laboratory to study aqueous suspensions in 3D. This specific rack allows analyzes by collecting the electrons transmitted or diffused through the sample. Such development opens the way to 3D analysis of intact cells in environments mimicking their native environment., Le succès du développement de nouveaux implants repose sur une meilleure compréhension des interactions entre les cellules et les biomatériaux. L'adhésion cellulaire sur le biomatériau est une étape clé pour prédire le devenir d'un implant dans le corps humain. L'adhésion cellulaire est impliquée dans de nombreux processus cellulaires tels que la prolifération, la migration et la différenciation. Des études récentes ont montré que le substrat sur lequel les cellules sont cultivées peut conduire à différentes morphologies cellulaires. Ce travail de thèse a consisté à mettre en place une méthode d’étude de l’adhésion cellulaire en quantifiant les sites d’ancrage de la cellule sur le biomatériau par microscopie confocale. L’étude morphologique a quant à elle été réalisé par microscopie électronique à balayage (MEB). L'analyse morphologique est principalement réalisée en 2D en utilisant la MEB sous vide poussé (MEBHV), ce qui nécessite notamment la déshydratation cellulaire. Nous avons dans un premier temps essayé de développer une méthode d'analyse 3D de la cellule sur le biomatériau par MEBHV. Puis, nous avons développé une méthode d'analyse 3D pour étudier des cellules entières proches de leur état natif. Pour ce faire, nous avons utilisé un portoir de tomographie conçu au préalable au laboratoire pour étudier en 3D des suspensions aqueuses. Ce portoir spécifique permet les analyses en collectant les électrons transmis ou diffusés à travers l’échantillon. Un tel développement ouvre la voie à l'analyse 3D de cellules intactes dans des environnements imitant leur environnement natif.

International audience

Two specific methods of THz imaging based on a fast pulsed THz system are discussed and their potential application in non-destructive testing is experimentally demonstrated. Both methods pursue the aim of measuring a 3D representation of the sample geometry. The first method is referred to as THz computed tomography (THz-CT) and belongs to the well-known family of computed tomography (CT) measurement techniques. Similar to the classical Xray CT (X-CT) method, the measurement of a sample cross-section is performed in transmission. For this, a commercially available THz time-domain spectrometer (THz-TDS) is integrated into a flexible imaging platform specifically designed for the purposes of the present thesis. Special focus was set on enabling simple and fast THz-CT measurements. Furthermore, a physical imaging model is presented and two approaches for solving the inverse problem (i.e. reconstructing the sample cross-section) are presented. The first approach does not use a priori knowledge about the sample, therefore it can be applied to samples with an entirely unknown geometrical structure. On the other hand, the second approach uses the nominal sample geometry as a priori knowledge in order to reconstruct deviations from the nominal sample geometry (i.e. defects) with higher accuracy. For this, knowledge about the sample geometry in the form of a technical drawing is required. Based on reconstructed images of 3D printed test samples, an overall geometrical accuracy of

Les épées à poignée métallique de l’âge du Bronze sont des objets complexes dont les techniques de production intéressent les archéologues depuis longtemps. Dès la fin des années 1950, des radiographies ont été réalisées afin de comprendre comment étaient coulées puis assemblées les différentes parties de ces armes. Cette méthode a constitué une avancée majeure dans l’étude du mobilier métallique en général et a considérablement renouvelé nos connaissances sur les techniques de production des objets métalliques, notamment en alliages cuivreux. Néanmoins, l’interprétation des clichés radiographiques peut s’avérer compliquée dans le cas d’objets complexes, formés de nombreuses pièces métalliques. La tomographie est une avancée considérable dans l’étude du mobilier métallique, comme l’ont montré ses applications sur diverses armes de l’âge du Bronze européen depuis une quinzaine d’années. Grâce à la réalisation de coupes virtuelles selon différents plans, cette technique offre la possibilité de réaliser une véritable dissection des épées examinées en visualisant précisément l’agencement des différentes pièces en leur sein. La reconstruction en trois dimensions permet par ailleurs de visualiser certaines surfaces jusqu’alors inaccessibles à l’intérieur de l’objet. Contrairement à la radiographie en deux dimensions, il est en outre possible de localiser précisément dans l’espace les défauts internes du métal, telles que les soufflures et les retassures, qui permettent de formuler des hypothèses quant à l’organisation du moule employé pour la fonte, en particulier la localisation du cône de coulée. Malgré certains artefacts propres à cette technique, la tomographie constitue ainsi une avancée notable par rapport à la radiographie pour les archéologues qui s’intéressent à la chaîne opératoire des objets métalliques, notamment en alliages cuivreux. Outre la visualisation de la structure interne des objets étudiés grâce à la tomographie, les modèles 3D qui en résultent ouvrent la porte à d’autres applications, comme la réalisation de simulations numériques de coulées ou encore d’impressions 3D à destination des musées et du public. Nous nous proposons ici de présenter un certain nombre de résultats obtenus grâce à la tomographie d’épées à poignée métallique de l’âge du Bronze dans le cadre de notre thèse de doctorat puis de discuter des avantages, limites et possibilités offertes par cette technique dans le cadre de l’étude technologique du mobilier métallique et de la valorisation de ces résultats auprès du grand public.

A novel traveltime tomography approach has been developed to invert both velocity and anisotropy restricted to 2D geometry. The fundamental equation whose solution gives us the first-arrival traveltimes between a source and a receiver is the Eikonal equation, which becomes more complex when anisotropy is considered. In order to solve the Eikonal, an Eulerian formulation based on element-discretization discontinuous Galerkin method is adopted. The use of a direct solver allows us to obtain the total solution of the Eikonal, this includes diffraction events that may occur in the presence of large-velocity contrasts, while the widely used ray solution does not include these events. For the inverse part, an iterative local gradient-based optimization is chosen, where a least-square misfit function between picked and synthetic traveltimes need to be minimized. Contrary to other tomography approaches that usually compute the expensive sensitivity matrix, we avoid this computation by using the adjoint-state method. The adjoint formulation allows us to obtain the gradient efficiently by solving a transport equation that propagates the residuals from receivers to each source location, thus describing the sensitivity of the data to the model. We have developed a workflow that includes model regularization and data-weight matrix. Anisotropy is obtained under the elliptical assumption, thus two parameters are inverted simultaneously with an optimal parametrization that includes vertical and horizontal velocities, this choice being driven by a sensitivity analysis and synthetic examples. The code was used for active seismic and electromagnetic data acquired in carbonates both at the field and laboratory scale with different acquisition configurations. A first example concerns crosshole GPR acquisitions performed at the field scale within the Laboratoire Souterrain à Bas Bruit (LSBB) facilities, where the presence of a deep gallery makes the inversion challenging. In this weak anisotropy environment, the results are confronted to full wave inversion results and to geological data. At the laboratory scale, a multi-physics acquisition including seismic and GPR data was tested on a cubic rock sample. It underlines some issues related to the size of the sources/receivers compared to the dimension of the sample, which must be tackled before considering any inversion. Then, the datasets are inverted and velocity/anisotropy images are obtained and discussed in terms of heterogeneity and potential localized fractures.; Une nouvelle approche de tomographie des temps de parcours des ondes a été développée pour inverser à la fois la vitesse et l'anisotropie, ceci dans une géométrie 2D. L'équation fondamentale dont la solution nous donne les temps de parcours de première arrivée entre une source et un récepteur est l'équation d'Eikonal, qui devient plus complexe lorsque l'anisotropie est considérée. Afin de résoudre cette équation, une formulation eulérienne basée sur la méthode de discrétisation par éléments dite de Galerkin-discontinus est adoptée. L'utilisation d'un solveur direct nous permet d'obtenir la solution totale de l'Eikonal, ce qui inclut les événements de diffraction qui peuvent se produire en présence de contrastes de vitesse importants, alors que la solution classique de rayon n'inclut pas ces événements. Pour la partie inverse, une optimisation locale itérative basée sur le gradient est choisie, où une fonction par moindres carrés, qui compare les temps de parcours mesurés et synthétiques, doit être minimisée. Contrairement à d'autres approches de tomographie qui calculent généralement la coûteuse matrice de sensibilité, nous évitons ce calcul en utilisant la méthode de l'état adjoint. La formulation adjointe nous permet d'obtenir efficacement le gradient en résolvant une équation de transport qui propage les résidus des récepteurs à chaque emplacement de la source, décrivant ainsi la sensibilité des données au modèle. Nous avons développé un algorithme qui inclut la régularisation du modèle et une matrice de pondération des données. L'anisotropie est obtenue sous l'hypothèse elliptique : seuls deux paramètres sont inversés simultanément avec une paramétrisation optimale qui inclut les vitesses verticale et horizontale, ce choix étant conduit par une analyse de sensibilité et des exemples synthétiques. Le code a été utilisé pour des données sismiques et électromagnétiques actives acquises dans les carbonates à la fois sur le terrain et à l'échelle du laboratoire avec différentes configurations d'acquisition. Un premier exemple concerne des acquisitions GPR entre forages réalisées à l'échelle du terrain au sein des installations du Laboratoire Souterrain à Bas Bruit (LSBB), où la présence d'une galerie profonde rend l'inversion difficile. Dans cet environnement à faible anisotropie, les résultats sont confrontés aux résultats de l'inversion des champs d’ondes complets et aux données géologiques. A l'échelle du laboratoire, une acquisition multi-physique incluant des données sismiques et GPR a été testée sur un échantillon de roche cubique. Cela met en évidence certains problèmes liés à la taille des sources/récepteurs par rapport à la dimension de l'échantillon, qui doivent être corrigés avant de considérer toute inversion. Dans un second temps, les jeux de donnée sont inversés et des images de vitesse/anisotropie sont obtenues et discutées en termes d'hétérogénéité et de fractures localisées potentielles.

International audience; Les phosphorites du Quercy forment un ensemble de gisements phosphatés ayant livré une importante faune, couvrant la transition Eocène-Oligocène. Au sein de ces gisements, les restes osseux d’amphibiens sont nombreux, bien que majoritairement isolés. En 1873, plusieurs spécimens d’amphibiens et de serpents en furent extraits, présentant une fossilisation assez unique en trois dimensions conservant la forme, les dimensions et l’aspect externe in vivo de ces petits vertébrés. Communément appelés « momies » par leur aspect externe préservé, ces derniers furent décrits au XIXème siècle, sans que leur anatomie interne ne soit en fait connue. Depuis 2012, les spécimens de ces amphibiens commencent à être tomographiés, révélant ainsi la présence interne de tissus mous et squelettiques quasiment complets et articulés. Nous décrivons ici la tomographie d’un deuxième spécimen d’anoure, identifié préalablement comme un « crapaud » (Bufo servatus). Elle révèle la même anatomie que l’autre momie déjà décrite, mais à un stade de développement plus avancé et avec une ceinture pectorale non déformée. Ces individus peuvent être attribués au taxon Thaumastosaurus gezei, et représentent des stades ontogénétiques différents. Avec ces données anatomiques, nous avons inclus Thaumastosaurus au sein d’une phylogénie, le plaçant proche des Pyxicephalidae, clade d’anoures africains. Thaumastosaurus représente à la fois la seule occurrence avérée de ce clade dans le registre fossile et hors d’Afrique. Sa présence en Europe permet par ailleurs de mettre en évidence un échange faunique entre l’Afrique et l’Europe durant l’Eocène. L’émergence de ce type d’herpétofaune africaine en Europe à ce moment serait liée au climat chaud dans la région. Ce taxon et la plus grande partie de cette herpétofaune africaine disparaissent cependant d’Europe lors du refroidissement de la limite Eocène-Oligocène (autour de 34 millions d’années) connu sous le nom de Grande Coupure.