Tesi sul tema "Spectroscopie à haute résolution spatio-temporelle"

Le but de ce projet est de développer des modèles théoriques permettant d'étudier les transferts d'énergie à longue portée dans des systèmes biologiques auto-assemblés. Nous nous concentrons sur des empilements de phénanthrènes et de pyrènes encapsulés dans des brins d'ADN. Le choix de ces systèmes est motivé par de récentes expériences de spectroscopie à haute résolution spatio-temporelle, qui ont révélé le rôle important joué par le mécanisme de transfert excitonique. Les empilements de type π à base de phénanthrènes ont montré une capacité exceptionnelle pour le transport excitonique cohérent jusqu'à 150nm. À cette échelle, le transport est dû à un mécanisme mixte : d'une part à la délocalisation de l'exciton sur plusieurs unités de phénanthrènes et d'autre part aux sauts incohérents entre unités voisines. L'incorporation d'une unité de pyrène permet également de construire un système donneur-accepteur, dont l'unité pyrène terminale est désactivée par fluorescence. Ceci se produit à l'échelle de la nanoseconde et des processus comme l'absorption d'un photon menant le système hors d'équilibre, le transport d'excitons ou encore la fluorescence entrent en compétition avec la relaxation énergétique. Une étude préliminaire a été effectuée sur le plus petit modèle réalisé expérimentalement, un dimère de phénanthrène et de pyrène, caractérisant un bout de chaîne. La compétition temporelle entre processus photo-induits a été évaluée par une étude dynamique. Elle a permis la simulation de spectres de fluorescence résolus en temps, mis en relation avec la dynamique expérimentale. Les observations théoriques ont ainsi été corroborées par des hypothèses expérimentales. A des temps courts après l'excitation d'un phénanthrène, des processus de fluorescence anti-Kasha et Kasha ont été mises en avant. A des temps plus longs, une décroissance de la population du phénanthrène a été observée en faveur du peuplement du pyrène. Un fort signal de fluorescence Kasha a été observé sur ce fragment. En revanche, les limites du modèle ont été questionnées. En effet, l'expérience pose l'hypothèse d'un comportement délocalisé et cohérent au niveau du pyrène. Cependant, c'est un mécanisme local et incohérent qui domine les observations théoriques en bout de chaîne. Afin de faciliter l'interprétation de mécanismes cohérents dans des systèmes plus étendus, la recherche d'une caractérisation locale des excitations a été menée. Une méthode de diabatisation à partir d'états électroniques délocalisés a alors été élaborée. Une mesure de localisation a été développée, relatant l'efficacité de la méthode. Pour compléter la description locale de l'effet des couplages vibroniques, une étude perturbative a permis de déterminer les vibrations dominantes dans la relaxation vibrationnelle au sein du système. Des modes squelettiques ont montré une contribution importante à l'accélération de la dissipation vers l'état fondamental. Celles-ci ont été couplées aux degrés de liberté électroniques locaux afin de compléter la base vibronique locale. Un hamiltonien excitonique a alors été paramétré sous forme de blocs dans cette base locale et minimale adaptée à la description des transitions intramolélculaires et intermoléculaires. L'étude de systèmes réduits de phénanthrènes et de pyrènes ont permis de créer un modèle théorique pour l'étude du transfert d'énergie dans des polymères en chaîne. Son efficacité et sa pertinence ont été testées avec des calculs de dynamique cohérente d'excitons dans une base vibronique locale. Il comprend les outils préliminaires à l'étude de dynamique d'excitons dans des empilements étendus. Notamment, la description excitonique de l'hamiltonien facilite son extension à plus longue échelle. Celui-ci peut également être introduit dans un étude plus réaliste de dynamique quantique dissipative. Elle permet d'inclure divers effets menant à la décohérence et à la perte d'énergie, susceptibles d'impacter les transferts d'énergie
The goal of this project is to develop theoretical models to allow the study of long-range energy transfers in self-assembled biological systems. We will focus on phenanthrene/pyrene π-stacks embedded in a DNA scaffold. The choice of these specific systems is motivated by recent time-resolved spectroscopic experiments, which revealed the important role of the excitonic transfer mechanism. Phenanthrene-based π stacks have demonstrated an exceptional capacity for coherent excitonic transport up to 150nm. At this scale, the transport is due to a mixed mechanism : on the one hand to the delocalization of the exciton on several phenanthrene units, and on the other hand to incoherent jumps between neighboring units. The addition of a pyrene unit also allows the construction of a donor-acceptor system, whose terminal pyrene unit is quenched by nanosecond-scale fluorescence and the photo-excitation leading the system out of equilibrium, exciton transport and fluorescence processes are in competition with the energy relaxation. A preliminary study was carried out on the smallest model produced experimentally, a dimer of phenanthrene and pyrene, characterizing an end of an experimental chain. Temporal competition between photo-induced processes was evaluated by a dynamic study. It allowed the simulation of time-resolved fluorescence spectra, related to the dynamics observed experimentally. Then, theoretical observations were corroborated by experimental hypotheses. At short times after the excitation of a phenanthrene, processes of anti-Kasha and Kasha fluorescence on it were put forward. At longer time scales, a decrease in the population of phenanthrene was observed in favor of the population of pyrene. A strong Kasha fluorescence signal was observed for this fragment. On the other hand, the limits of the model were questioned. Indeed, the experiment poses the hypothesis of a delocalized and coherent behavior at the level of the pyrene. However, it is a local and incoherent mechanism that dominates theoretical observations at the end of the chain. In order to facilitate the interpretation of coherent mechanisms in larger systems, the search for a local characterization of the excitations was carried out. A diabatization method from delocalized electronic states has then been developed. A localization measure has been developed, reporting the effectiveness of the method. To complete the local description of the effect of vibronic couplings, a perturbative study made it possible to determine the dominant vibrations in the vibrational relaxation within the system. Skeletal vibrations of all the atoms of the same fragment showed an important contribution to the acceleration of the dissipation towards the ground state. These were coupled to the local electronic degrees of freedom in order to complete the local vibronic basis. An excitonic Hamiltonian was then parameterized and composed of blocks in this local and minimal basis suitable for the description of intramolecular and intermolecular transitions. The study of reduced stacks of phenanthrenes and pyrenes has made it possible to create a theoretical model for the study of energy transfer in chain polymers. Its efficiency and its relevance have been tested with calculations of coherent dynamics of excitons in a local vibronic base. It includes the preliminary tools for the study of exciton dynamics in extended stacks. In particular, the excitonic description of the Hamiltonian facilitates its extension on a longer scale. This can also be introduced into a more realistic study of dissipative quantum dynamics. It allows to include various effects leading to decoherence and energy loss, likely to impact energy transfers

Cette étude concerne les phénomènes transitoires thermiques locaux dans les composants électroniques de puissances. Le composant étudié est un MOSFET (faible tension, fort courant) utilisé dans la réalisation du convertisseur réversible StARs (Starter Alternator Reversible system). Autre que le fonctionnement en régime permanant et périodique qui engendrent une forte dissipation thermique, le MOSFET de puissances utilisés dans les onduleurs basse tension, nécessite une bonne tenue en régime d’avalanche. Pour aborder les problèmes thermiques de ces composants durant ces différents régimes de fonctionnement, notre démarche a consisté en une analyse fine du composant, le développement d’une méthode expérimentale complétée par une modélisation thermique fine en 3D du composant électronique. En premier, un important travail de caractérisation du MOSFET a été effectué. Les paramètres géométriques, physico-chimiques et thermo-physiques utilisés dans les deux approches, sont obtenus à partir d’une caractérisation fine du composant électronique étudié. Ensuite, l’étude et la réalisation d’un montage permettant la mesure de la température de la puce semi-conductrice à haute résolution spatiale et temporelle, la localisation des points chauds ainsi que la détermination de la répartition de température à la surface du composant a été effectuée. La bande spectrale de mesure est située dans le très proche infrarouge ([λ=1-1,7μm]). Plusieurs configurations de montage ont été réalisées pour déterminer les meilleurs compromis entre résolution spatiale, résolution temporelle et niveau de la température à mesurer nécessitant à chaque fois un important travail d’étalonnage optique et thermique. Une validation des mesures sur un fil chaud, de 5μm de diamètre étalonné en température a été réalisé mettant en évidence la haute résolution spatiale obtenue par ce montage ainsi que la sensibilité des détecteurs à des faibles variations de température. Des mesures de température en surface du MOSFET, pendant des cycles de fonctionnement périodique et impulsionnel, sont réalisés. Une étude du comportement thermique local du MOSFET durant le phénomène est effectuée. Enfin, l’utilisation d’un logiciel de modélisation par éléments finis 3D, permet de déterminer la diffusion thermique dans le composant en associant les phénomènes électriques (dissipation). Une comparaison entre les simulations obtenues à partir d’une modélisation thermique simplifiée et les résultats obtenus par le modèle détaillé est réalisée. Une comparaison des résultats du modèle détaillé et des mesures dans le cas d’une commutation avec avalanche est effectuée.

Les séquences temporelles d'images présentent une quantité d'information bien plus importante que des images individuelles. En effet, la prise en compte du temps accroit considérablement le nombre d'états possibles ce qui se traduit par une quantité d'information plus importante (au sens entropie). Grâce à l'agilité des satellites de nouvelle génération et à leur utilisation dans des constellations, des séquences temporelles d'images satellitaires, STIS, vont maintenant être accessibles à haute résolution. Ces données sont extrêmement riches, mais en contrepartie, elles sont complexes et difficiles à interpréter manuellement. Des méthodes d'analyse automatique sont donc requises. Les STIS à haute résolution (STISHR) se distinguent des autres types de séquences existantes par la nature des changements qu'elles présentent. En effet, contrairement aux STIS à basse résolution, les STISHR contiennent des objets. Afin de tenir compte de cette particularité, une méthode d'analyse orientée objet doit donc être utilisée. De telles méthodes existent dans le domaine de la vidéo. Cependant, les objets des STISHR peuvent subir des changements radiométriques, par exemple liés à la croissance des plantes, alors que la radiométrie des objets de vidéo est généralement supposée invariante. Nous devons donc concevoir une méthode d'analyse orientée objet adaptée à la STISHR. Par ailleurs, l'échantillonnage temporel des STISHR est irrégulier et généralement sous-échantillonné par rapport aux phénomènes observables à ces résolutions spatiales. De plus, du point de vue du satellite, aux évolutions radiométriques propres aux objets de la scène se rajoutent les évolutions radiométriques liées à l'épaisseur atmosphérique. Néanmoins, hormis de faibles erreurs de recalage géométrique, la STISHR présente une redondance temporelle dans la forme des objets. Ainsi, une construction est généralement pérenne et une zone cultivable est rarement modifiée. Nous proposons donc une méthode d'analyse de la STISHR basée objet de façon à exploiter d'une part la redondance radiométrique intra objets spatiaux, et d'autre part, la redondance temporelle de forme entre ces objets. Une étude phénoménologique de la dynamique de la scène et de la STISHR nous permet d'identifier les caractéristiques d'une représentation adaptée à la description de ses changements : il s'agit d'un graphe dont les noeuds sont des objets spatiaux reliés par des arcs exprimant leur dépendance temporelle. Le calcul de ce graphe est cependant un problème difficile, et nous proposons d'en calculer une approximation. Cette approximation est calculée en deux temps. Dans un premier temps, on considère une approximation forte sur les dépendances temporelles afin de faciliter la détermination des régions spatiales. Celles-ci sont extraites grâce à un algorithme de segmentation exploitant conjointement les deux types de redondances disponibles : l'homogénéité radiométrique spatiale, et la redondance géométrique temporelle. Les noeuds du graphe ainsi déterminés, on relaxe l'approximation sur les dépendances temporelles de façon à obtenir une estimation plus fine du graphe. Nous proposons ensuite deux utilisations de ce graphe. L'une exploite ses caractéristiques structurelles telles que la valence des noeuds afin de détecter les changements géométriques. L'autre, utilise une version attribuée par des propriétés radiométriques du graphe pour mettre en évidence des comportements fréquents.

L’auto-assemblage de particules virales est un sujet de recherche qui suscite beaucoup d’intérêt dans le cadre de la physique de la matière molle, les mécanismes physiques d’auto-assemblage étant encore très mal compris. En particulier, le chemin cinétique à partir duquel les protéines virales interagissent avec le génome pour former des structures symétriques et monodisperses que sont les virus ne sont pas entièrement résolus. Dans une première partie de cette thèse, nous utilisons la technique de diffusion des rayons X aux petits angles résolue en temps (Time-Resolved Small-Angle X-Ray Scattering, TR-SAXS en anglais) pour observer les cinétiques d’auto-assemblage et de désassemblage de capsides vides formées à partir des protéines du virus de la marbrure chlorotique de la cornille (CCMV en anglais). Des modèles de cinétique chimique couplés à des concepts théorique de diffusion aux petits angles sont conçus pour extraire les intermédiaires de réaction, leur structure et leur temps de vie caractéristique. L’encapsulation d’ARN simple brin avec les protéines virales du CCMV est également étudiée dans cette thèse. A un pH neutre où les protéines ne s’assemblent pas spontanément pour former des capsides vides, des images de microscopie électronique montrent qu’il y a une population de complexes nucléoprotéiques désordonnés qui coexistent avec des capsides virales bien formées. De plus, les données de cinétique de TR-SAXS suggèrent que l’assemblage protéine-acide nucléique subit une réorganisation structurale dans laquelle les protéines rendent le complexe nucléoprotéique plus compact lorsqu’elles s’attachent à l’ARN. En milieu acide, les objets sont plus ordonnés, comme le suggère les images de microscopie électronique. Ces observations suggèrent que l’encapsulation d’ARN et la formation de virus avec leur haut degré de symétrie est probablement un assemblage à deux étapes, la première étant la formation du complexe nucléoprotéique et la deuxième l’acidification du milieu
Viral assembly is an intriguing topic of biophysics that can be studied using concepts of soft matter physics. Although huge efforts have been made to synthesize hybrid or non-hybrid supramolecular assemblies with viral proteins, the fundamental mechanisms of self-assembly are yet poorly understood. In particular, the kinetic pathway in which the proteins interact with the genome to form highly symmetrical monodisperse architectures are not completely solved.In the first part of this thesis, the Time-Resolved Small-Angle X-Ray Scattering (TR-SAXS) technique is used to probe the kinetics of both self-assembly and disassembly of empty capsids built up from the proteins of the Cowpea Chlorotic Mottle Virus (CCMV). Chemical kinetics models coupled with concepts of SAXS theory are devised in order to extract information about the nature of the reaction intermediates, their structure and their typical lifetime. The encapsulation of ssRNA with CCMV capsid proteins is also examined in this thesis. At neutral pH where the capsid proteins do not spontaneously assemble in vitro into empty spherical capsids, electron microscopy images show that there is a non-negligible population of disordered nucleoprotein complexes that coexist with well-formed spherical viruses. Additionally, TR-SAXS kinetic data suggest that the protein-nucleic acid assembly undergoes a structural reorganization in which the capsid proteins make the nucleoprotein complexes more compact as they simultaneously bind the RNA. Upon acidification, the particles are well-formed viruses as suggested by electron microscopy images. These findings suggest that the encapsulation of RNA into well-formed viruses is likely a two-step assembly with a binding step and an acidification step

La standardisation du dernier format vidéo en date, appelé Ultra-High Definition TV (UHDTV), vise à améliorer la qualité l’expérience des utilisateurs en introduisant de nouvelles technologies telles que la 4K ou le High Frame-Rate (HFR). Cependant, ces améliorations multiplient la quantité de données à traiter avant transmission du signal par un facteur 8. En plus de ce nouveau format, les fournisseurs de contenu doivent aussi encoder les vidéos dans des formats et à des débits différents du fait de la grande variété des systèmes et réseaux utilisés par les consommateurs. SHVC, l’extension scalable du dernier standard de compression video High Efficiency Video Coding (HEVC) est une solution prometteuse pour adresser ces problématiques. En revanche, son architecture, très demandeuse en termes de calculs, atteint ses limites lors de l’encodage des nouveaux formats vidéo immersifs tels que le standard UHDTV.L’objectif de cette thèse est donc d’étudier des approches de codage scalables et légères basées sur l’adaptation de la résolution spatio-temporelle des vidéos. La première partie de cette thèse propose deux algorithmes de pré-traitement, utilisant respectivement des approches polyphase et ondelette basées image, afin de permettre la scalabilité spatiale avec une faible augmentation de la complexité.Ensuite, dans un second lieu, le design d’une architecture scalable à deux couches, plus conventionnelle, est étudié. Celle-ci est composée d’un encodeur HEVC standard dans la couche de base pour assurer la compatibilité avec les systèmes existants. Pour la couche d’amélioration, un encodeur basse complexité, se basant sur l’adaptation locale de la résolution spatiale, est proposé. Enfin, la dernière partie de cette thèse se focalise sur l’adaptation de la résolution spatio-temporelle. Un algorithme faisant varier la fréquence image est d’abord proposé. Cet algorithme est capable de détecter localement et de façon dynamique la fréquence image la plus basse n’introduisant pas d’artefacts visibles liés au mouvement. Les algorithmes de fréquence image variable et de résolution spatiale adaptative sont ensuite combinés afin d’offrir un codage scalable à faible complexité des contenus 4KHFR
The definition of the latest Ultra-High Definition TV (UHDTV) standard aims to increase the user’s quality of experience by introducing new video signal features such as 4K and High Frame-Rate (HFR). However, these new features multiply by a factor 8 the amount of data to be processed before transmission to the end user.In addition to this new format, broadcasters and Over-The-Top (OTT) content providers have to encode videos in different formats and at different bitrates due to the wide variety of devices with heterogeneous video format and network capacities used by consumers.SHVC, the scalable extension of the latest video coding standard High Efficiency Video Coding (HEVC) is a promising solution to address these issues but its computationally demanding architecture reaches its limit with the encoding and decoding of the data-heavy newly introduced immersive video features of the UHDTV video format.The objective of this thesis is thus to investigate lightweight scalable encoding approaches based on the adaptation of the spatio-temporal resolution. The first part of this document proposes two pre-processing tools, respectively using polyphase and wavelet frame-based approaches, to achieve spatial scalability with a slight complexity overhead.Then, the second part of this thesis addresses the design of a more conventional dual-layer scalable architecture using an HEVC encoder in the Base Layer (BL) for backward compatibility and a proposed low-complexity encoder, based on the local adaptation of the spatial resolution, for the Enhancement Layer (EL).Finally, the last part of this thesis investigates spatiotemporal resolution adaptation. A variable frame-rate algorithm is first proposed as pre-processing. This solution has been designed to locally and dynamically detect the lowest frame-rate that does not introduce visible motion artifacts. The proposed variable frame-rate and adaptive spatial resolution algorithms are then combined to offer a lightweight scalable coding of 4K HFR video contents

Dans ce memoire nous propoosons une determination spatio-temporelle d'une source de chaleur ponctuelle ou volumique, au sein d'un milieu diffusif 2d lineaire. La methode repose sur une technique d'inversion d'une integrale de convolution. Pour construire les reponses indicielles du systeme on utilise la methode des elements de frontiere, celle-ci permettant de generer facilement de multiples sources ponctuelles a l'interieur du domaine etudie. Dans la phase d'inversion, le systeme lineaire est considere sous l'aspect monoentree (la source a identifier), multisorties (mesures des temperatures dans le domaine et/ou a sa frontiere). Afin de resoudre correctement ce probleme mal pose, on utilise une specification de fonction sur des pas de temps futurs. La methode proposee comprend 2 etapes, la premiere est une localisation de la source sur les premiers pas de temps par une methode iterative de type dichotomie spatiale, en deconvoluant les thermogrammes sur deux sources ponctuelles fictives. La seconde est la quantification de la source sur tout l'intervalle de temps considere. L'etude numerique est completee par une validation experimentale ; le montage consiste en un barreau de platre, traverse par un fil chauffant suivant sa plus grande longueur, et les mesures sont obtenues par thermographie infrarouge sur une face du barreau et par thermocouples a l'interieur ; le probleme inverse consiste alors a trouver la position du fil et la puissance dissipee par effet joule. En complement de cette etude experimentale on propose une methode pour l'identification de la conductivite thermique et des coefficients d'echange mis en jeu pour cette experimentation. Dans ce cadre la fonctionnelle a minimiser peut etre ponderee par des coefficients de sensibilite

Le développement des techniques de microscopie de fluorescence offre de nouvelles perspectives dans l'étude des processus cellulaires. La possibilité de suivre en temps réel des interactions protéiques en cellules vivantes conduit à une vision plus dynamique des mécanismes moléculaires mis en place tout au long de la vie d'une cellule. Le but de l'étude menée au cours de ma thèse consiste à étudier l'interaction entre l'histone H4 acétylée et le double bromodomaine de la protéine TAFII250. Cette interaction a été analysée par une technique de microscopie de fluorescence, FLIM par FRET, développée au sein du laboratoire et permettant d'obtenir à une haute résolution spatio-temporelle un suivi en temps réel de l'interaction en cellules vivantes. Cette interaction, dépendante du niveau d'acétylation de l'histone H4, semble être très dynamique et s'effectuer de façon très localisée au niveau de la chromatine, sur des domaines de 0,7\im de diamètre. De la même manière, l'analyse des déclins de fluorescence de la protéine EGFP fusionnée à l'histone H4 nous révèle des fluctuations de la durée de vie de fluorescence de ce fluorophore. Les analyses que nous avons effectuées nous conduisent à interpréter ces fluctuations comme étant la conséquence des variations du microenvironnement local dans lequel se situe l'EGFP, traduisant ainsi des variations de l'état supra-nucléosomal de la chromatine. Nous montrons que l'interaction entre le double bromodomaine de TAFII250 et l'histone H4 est conditionnée par ces fluctuations de l'état supra-nucléosomal. De façon plus générale, nous pensons que ces fluctuations moduleraient l'accessibilité de la chromatine aux facteurs protéiques
Fluorescence microscopy is rapidly evolving and the development of novel techniques offers new prospects in thé study of the cellular processes. The possibility of following protein interactions in real-time and in living cells leads to a more dynamic vision of the molecular mechanisms occurring throughout the life of a cell. The purpose of my thesis was to study the interaction between the acetylated histone H4 and the double bromodomain of protein TAFII250. This interaction was analyzed by a technique of fluorescence microscopy, FLIM by FRET, developed within the laboratory and making possible to obtain in real-time, with a high space and time resolution, a follow-up of the interaction in living cells. This interaction, dependent on the histone H4 acetylation rate, seems to be very dynamic and to be carried out in a very localized way on the chromatin, on the domains of 0,7}in of diameter. Similarly, the analysis of the fluorescence of the protein EGFP-H4 reveals fluctuations of the fluorescence lifetime of this fluorophore. Further analyses strongly argue that these fluctuations are due to the variations of the microenvironment of the EGFP and thus reflecting the variations of the supra-nucleosomal state of chromatin. Also, we show that the interaction between the double bromodomain of TAFII250 and the histone H4 is driven by these fluctuations of the supra-nucleosomal state. In a more general way, we propose that these fluctuations would modulate the accessibility of chromatin to the protein factors

Un total de cinq séquences a été étudié sur le Mont Lozère afin de reconstruire la dynamique paysagère et les usages du sol sur la longue durée. L’approche multiproxy utilisé a permis de déterminer les principaux rythmes d’anthropisation et de déterminer son caractère régional et/ou local. Ce travail mené à haute résolution spatiale, chronologique et analytique a permis d’intégrer les résultats avec les données obtenus dans le cadre du PCR-Mont Lozère, afin de caractériser les modes d’occupation de la montagne qui ont modelé ce paysage culturel depuis le Néolithique jusqu’à nos jours. Une longue histoire des interactions socio-environnementales a été mise en évidence au Mont Lozère, avec une première phase à caractère agropastoral dès le Néolithique ancien, vers ca. 4550-4400 cal BC. Le Néolithique final est une période clé caractérisée par un important impact agropastoral fondé sur l’utilisation du feu pour l’ouverture de clairières. Pendant l’Âge du Fer, un déboisement marqué dans les espaces d’altitude et de piedmont coïncide avec un développement des activités agropastorales et métallurgiques. Le Haut Moyen Âge se caractérise par l’amplification des déforestations, contemporaines d’un essor des activités agropastorales. Durant le Moyen Âge Central, un système diversifié d’exploitation des ressources naturelles inclue de la métallurgie, l’agriculture, le pastoralisme, l’extraction minière et le charbonnage. Le développement agropastoral du Bas Moyen Âge aboutit à une déforestation marquée du massif qui s’étend jusqu’à la moitié du 19ème siècle, quand commencent la déprise agropastorale et les reboisements au Mont Lozère. L’histoire de la nardaie qui caractérise les espaces sommitaux suit ces phases majeures de l’anthropisation et dévoile le rôle clé qu’a joué l’agropastoralisme dans la genèse et l’évolution de ce paysage culturel de moyenne montagne
Five sedimentary sequences have been studied in the Mont Lozère with the aim to reconstruct the landscape dynamics and the land-use through the longue durée. The use of a multi-proxy analysis has allowed us both to identify distinct rhythms of human-induced landscape shift and to establish the local/regional extent of these changes. The use of high spatial, chronological and analytical resolution has enabled a correct integration of the results of this research with those supplied by the PCR-Mont Lozère project. As a result, a series of land-uses in a mountain environment from the Neolithic to present time has been proposed. A long history of socio-environmental interactions in Mont-Lozère is evidenced. A first shepherding phase in Early Neolithic (4550-4400 cal BC) has been evidenced. During Late Neolithic pastoral practices and related slash-and-burn strategies attain its highest activity. In the Iron Age Period a noticeable deforestation of both foothills and higher environments takes place as a consequence of the overall increase farming and metallurgical activities. Forest clearances increase even more during High-Medieval times, at the same time that farming activities reinforce. During the Middle Ages a more complex and diversified land-use system, including farming, metallurgy, mining and charcoal production, is recorded. The development of farming activities in the Late Medieval resulted in a more evident forest clearance of the Massif. This area remained unchanged until the 19th century, when the decay of agriculture and shepherding occurs and forest replanting in Mont Lozère is recorded. The history of highland herb communities of Nardus stricta correctly matches the main phases of land-use and underlines the key-role of farming in the genesis and evolution of this cultural landscape
Se han estudiado cinco secuencias sedimentarias en el Mont Lozère con el objetivo de reconstruir la dinámica paisajística y los usos del suelo en la longue durée. La utilización de un análisis multiproxy ha permitido determinar los principales ritmos de antropización y establecer su carácter regional y/o local. La alta resolución espacial, cronológica y analítica hapermitido la integración de resultados con aquellos obtenidos en el marco del PCR-Mont Lozère y proponer los usos de la montaña que han modelado el paisaje cultural desde el Neolítico hasta la actualidad. Se ha evidenciado una larga historia de las interacciones socioambientales en el Mont Lozère, con una primera fase de carácter agropastoral en el Neolítico Antiguo, en ca. 4550-4400 cal BC. El Neolítico Final es una fase de marcado impacto agropastoral en la que se generalizan las quemas para abrir claros en el bosque. En la Edad del Hierro se inicia una marcada deforestación en el piedemonte y los espacios de altitud, coincidiendo con un desarrollo agropastoral y metalúrgico. En el periodo altomedieval se amplifican las deforestaciones coincidiendo con un marcado incremento de las actividades agropastorales. En la Plena Edad Media se evidencia un sistema diversificado que implica metalurgia, agricultura, pastoreo, minería y carboneo. El desarrollo agropastoral de la Baja Edad Media supone una marcada deforestación en el macizo que se extiende hasta mitad del s. XIX, momento en que se inicia el declive del agropastoralismo y empiezan las reforestaciones en el Mont Lozère. La historia de las formaciones herbosas con Nardus stricta de los espacios somitales sigue estas principales fases de antropización y revela el papel clave del agropastoralismo en la génesis y evolución de este paisaje cultural

Nous avons développé une méthode de mesure de fluctuations de concentration d'un traceur fluorescent non réactif dans un réacteur agitée continu d'un volume de 1125 dm3 en régime turbulent. Cette méthode repose sur la mesure d'intensité de fluorescence réémise par un traceur fluorescent suite à son excitation par un faisceau laser. Ce travail nous a permis d'étudier l'influence des conditions hydrodynamiques (vitesse d'agitation, temps de passage, viscosité, alimentations) sur le spectre de ségrégation Sc et sur la variance réduite assimilable à une intensité de ségrégation. Une exploration spatiale du réacteur dans des conditions hydrodynamiques fixées nous a permis de détecter dans la partie inferieure de la cuve des valeurs de variance réduite cent fois plus élevées que dans la partie supérieure. Parallèlement à cette étude relative à l'influence des conditions hydrodynamiques, nous avons développé des méthodes de mesure de concentration locale de traceur fluorescent fondées sur l'utilisation de fibres optiques ; ceci afin de s'affranchir de la présence des fenêtres optiques indispensables dans le cas d'une focalisation directe et d'une reprise du signal par un jeu de lentilles. Dans un premier temps, nous avons utilisé un dispositif mono fibre. Finalement, compte tenu des résultats encourageants ainsi obtenus, nous avons utilisé deux fibres optiques ainsi qu'une lentille sphérique pour obtenir une excitation la plus focalisée possible

La Thèse s'articule en deux parties distinctes, autour de l'exploitation des caractéristiques exceptionnelles d'une ligne de lumière d'absorption X en géomètrie dispersive dans un synchrotron de troisième génération. La première partie décrit la possibilité d'effectuer des études de spectroscopie d'absorption X résolues en temps avec une résolution temporelle de l'ordre de la microseconde. L'étude de la structure de l'état exité du composé Pt2 (P2 O5 H2)4^4− a été choisi pour mettre au point cette technique. Dans la deuxième partie, l'adéquation entre les possibilités offertes par une ligne d'absorption X en dispersion d'énergie et les expériences à très hautes pressions obtenues dans les cellules à enclumes de diamants est mise en évidence. Outre les développements instrumentaux, cette dernière technique est illustré par une étude combiné par diffraction et par absorption des rayon X du composé InAs sous pression.

En environnement spatial, les satellites sont soumis en permanence à des flux de particules chargées qui s'accumulent dans les diélectriques utilisés comme revêtement thermique. Cela crée des champs électriques locaux intenses qui peuvent causer des anomalies de fonctionnement du satellite. Différentes méthodes de mesure de charge d'espace permettent la caractérisation électrique des matériaux diélectriques. Cependant, pour les matériaux spatiaux d'épaisseur 50 µm, ces méthodes sont actuellement limitées par leur résolution spatiale, une dizaine de micromètres. Nous avons conçu un modèle électrique de la méthode PEA, méthode reposant sur la détection au moyen d'un élément piézoélectrique des ondes acoustiques générées par les charges internes soumises à une impulsion électrique. Ce modèle montre l'influence de la géométrie, de la nature des matériaux et des pertes diélectriques sur la résolution spatiale de la PEA. A partir de ces conclusions, nous avons réalisé un prototype PEA haute résolution. Avec ce prototype haute résolution, nous avons pu faire les premières mesures sur des échantillons de PTFE d'épaisseur 50 µm avec une résolution de 1µm
Dielectric materials are frequently used in satellite structures as thermal blankets. Various aspects of the space environment can cause orbit satellite anomalies. One of these aspects is charge accumulation due to the flux of space charged particles. To get a better control of the discharge it is necessary to clarify the nature and the time evolution of position and quantity of stored space charges and to understand the dynamics of the charge transport in solid dielectrics used in outer space. Dielectrics materials for space application are typically thin, less than 50 µm. Therefore; the pulsed electro-acoustic - PEA - method, which is used to recover charges within this type of material, is no longer sufficiently precise, i. E. The spatial resolution is on the order of ten µm. We developed an electrical model of the PEA cell and we note that the piezoelectric losses and impedance matching between the different materials of the PEA cell have a significant influence on the quality of the transducer output voltage. Then, we present a high resolution PEA prototype, used to perform first ever; to our knowledge, measurements on the 50 µm thick PTFE with a special resolution of 1µm

Se han estudiado cinco secuencias sedimentarias en el Mont Lozère con el objetivo de reconstruir la dinámica paisajística y los usos del suelo en la longue durée. La utilización de un análisis multiproxy ha permitido determinar los principales ritmos de antropización y establecer su carácter regional y/o local. La alta resolución espacial, cronológica y analítica ha permitido la integración de resultados con aquellos obtenidos en el marco del PCR-Mont Lozère y proponer los usos de la montaña que han modelado el paisaje cultural desde el Neolítico hasta la actualidad. Se ha evidenciado una larga historia de las interacciones socioambientales en el Mont Lozère, con una primera fase de carácter agropastoral en el Neolítico Antiguo, en ca. 4550-4400 cal BC. El Neolítico Final es una fase de marcado impacto agropastoral en la que se generalizan las quemas para abrir claros en el bosque. En la Edad del Hierro se inicia una marcada deforestación en el piedemonte y los espacios de altitud, coincidiendo con un desarrollo agropastoral y metalúrgico. En el periodo altomedieval se amplifican las deforestaciones coincidiendo con un marcado incremento de las actividades agropastorales. En la Plena Edad Media se evidencia un sistema diversificado que implica metalurgia, agricultura, pastoreo, minería y carboneo. El desarrollo agropastoral de la Baja Edad Media supone una marcada deforestación en el macizo que se extiende hasta mitad del s. XIX, momento en que se inicia el declive del agropastoralismo y empiezan las reforestaciones en el Mont Lozère. La historia de las formaciones herbosas con Nardus stricta de los espacios somitales sigue estas principales fases de antropización y revela el papel clave del agropastoralismo en la génesis y evolución de este paisaje cultural.
Five sedimentary sequences have been studied in the Mont Lozère with the aim to reconstruct the landscape dynamics and the land-use through the longue durée. The use of a multi-proxy analysis has allowed us both to identify distinct rhythms of human-induced landscape shift and to establish the local/regional extent of these changes. The use of high spatial, chronological and analytical resolution has enabled a correct integration of the results of this research with those supplied by the PCR-Mont Lozère project. As a result, a series of land-uses in a mountain environment from the Neolithic to present time has been proposed. A long history of socio-environmental interactions in Mont-Lozère is evidenced. A first shepherding phase in Early Neolithic (4550-4400 cal BC) has been evidenced. During Late Neolithic pastoral practices and related slash-and-burn strategies attain its highest activity. In the Iron Age Period a noticeable deforestation of both foothills and higher environments takes place as a consequence of the overall increase farming and metallurgical activities. Forest clearances increase even more during High-Medieval times, at the same time that farming activities reinforce. During the Middle Ages a more complex and diversified land-use system, including farming, metallurgy, mining and charcoal production, is recorded. The development of farming activities in the Late Medieval resulted in a more evident forest clearance of the Massif. This area remained unchanged until the 19th century, when the decay of agriculture and shepherding occurs and forest replanting in Mont Lozère is recorded. The history of highland herb communities of Nardus stricta correctly matches the main phases of land-use and underlines the key-role of farming in the genesis and evolution of this cultural landscape.

Depuis l'apparition des premiers réseaux radiomobiles cellulaires analogiques au d´ebut des années 70, nous avons assisté à une explosion de la demande en systèmes de communication sans fil. Les services concernés par les télécommunications sans fil se sont depuis étendus à la transmission de données et aux applications multimédia. Devant la nécessité d'avoir des débits élevés tout en garantissant une certaine qualit´e de service, les techniques MIMO (Multiple Input - Multiple Output) apparaissent comme très prometteuses. En utilisant plusieurs antennes simultanément en émission et en réception, ces systèmes exploitent la dimension spatiale pour la transmission de l'information. Ainsi la mise en oeuvre de ces techniques permet d'aboutir à une amélioration substantielle des débits et/ou des performances des liaisons numériques. Comme dans toutes les études systèmes, une analyse approfondie du canal de transmission et des mécanismes de propagation associés s'avère indispensable. Si dans un contexte classique, la caractérisation et la modélisation du canal peuvent se limiter au domaine temporel, il est n´ecessaire pour les systèmes MIMO de considérer la dimension spatiale au même niveau que la dimension temporelle. Une modélisation précise et réaliste du canal dans le domaine spatial est d'autant plus importante dans un contexte MIMO, puisque le gain par rapport à un système classique en terme de débit et/ou de performance est largement tributaire des propriétés spatiales du canal. C'est dans ce contexte que s'inscrit le travail présenté dans ce document. Cette thèse a pour objectif la conception d'un système de mesure performant permettant d'approfondir la connaissance du canal de propagation MIMO pour la bande UMTS.

Au sein des écosystèmes côtiers, la composition, la distribution et la dynamique phytoplanctoniques sont influencées par les variations spatio-temporelles des structures hydrologiques et des para mètres biogéochimiques, sous les pressions naturelles et anthropiques. Les suivis de référence, de par leur faible résolution spatiale et temporelle, peuvent manquer des événements-clés comme l'initiation ou la fin des efflorescences ou nuisibles (du type Harmful Algal Blooms). Pour permettre leur détection et mieux comprendre la distribution et la dynamique de ce compartiment à la base des réseaux trophiques et acteur majeur des cycles biogéochimiques, l'utilisation d'approches automatisées à haute fréquence permet de compléter les approches taxonomiques par la caractérisation fonctionnelle de l'ensemble du spectre de taille du phytoplancton. Cette thèse est consacrée à l'étude des caractéristiques morphologiques et physiologiques des groupes fonctionnels phytoplanctoniques définis à partir de leurs propriétés optiques à l'échelle de l'individu, rencontrés dans des mers épi-et intracontinentales contrastées en utilisant la cytométrie en flux automatisée de type "pulse-shape-recording". Tout d'abord, la distribution des groupes phytoplanctoniques et de leurs traits ont été explorés en Manche occidentale et centrale lors de la transition été-automne, ce qui a permis de mettre en évidence la formation de patches d'abondance et de biomasse à proximité du front d'Ouessant et une structuration à sub-mésoéchelle. En deuxième lieu, la dynamique des groupes fonctionnels phytoplanctoniques en Manche orientale et sud Mer du Nord a été étudiée pendant la période de développement des blooms printaniers de diatomées et de Phaeocystis globosa, avec l'utilisation de la LCBD et de la SCBD permettant l'observation de ségrégation spatiale entre groupes phytoplanctoniques dont leur distribution est expliquées par les paramètres de niche (marginalité et tolérance). Enfin, l'étude des paramètres conditionnant la distribution spatiale verticale le long d'un gradient de salinité en Mer Baltique a été abordée pendant la période estivale, en relation avec les propriétés biogéochimiques des masses d'eaux, qui a permis d'identifier les caractéristiques des groupes phytoplanctoniques participant à la distribution des groupes phytoplanctoniques. Les variations des traits ressortent comme étant les meilleurs prédicteurs de la distribution horizontale et verticale vis-à-vis des paramètres de niche et des descripteurs spatiaux (dispersion, paramètres physiques et biologiques). L'approche par traits fonctionnels, dérivés des mesures optiques à haute résolution, couplée à l'analyse de niche permettent d'avancer dans la compréhension des réponses des communautés aux gradients environnementaux, elles-mêmes détectées par les mesures d'indices de diversité. Ce travail a bénéficié de l'appui des projets régionaux (CPER MARCO), nationaux (convention MTES-CNRS) et européens (JERICO-NEXT)
In coastal ecosystems, phytoplankton composition, distribution and dynamics are strongly influenced by spatial and temporal variations of hydrological structures and biogeochemical parameters, consequences of natural and anthropogenic pressures. Reference monitoring, due to its low spatial and temporal resolution, may fail to detect key events as the initiation and end of phytoplankton outbursts or harmful algal blooms (HABs). By increasing the spatial and/or temporal resolution as well as completing taxonomical counting by investigating the phytoplankton whole size spectra, the use of automated sensors may allow contributing to a better understanding of the distribution and dynamics of this major player in biogeochemichal cycles, at the basis of most foof webs. This thesis consists in studying the characteristics of phytoplankton functional groups defined from their optical properties at the single-cell level, in relation to spatio-temporal variability encountered in contrasting marginal seas, applying the pulse shape-recording automated flow cytometry. This functional classification reflects the diversity of particles according to morphological and physiological properties. First of all, the distribution of phytoplankton groups and their traits where explored in the Western and Central English Channel during the summer period. Most groups formed patches of abundance and biomass near the Ushant front and were structured at the sub-mesoscale. Secondly, phytoplankton functional groups dynamics was characterized in the Eastern English Channel and Southern North Sea during the development period of diatoms and Phaeocystis globosa spring groups, by calculating LCBD and SCBD, wich allowed the observation of spatial segregation between phytoplankton groups. Their distribution was explained by the niche parameters (marginality and tolerance). Finally, the vertical distribution of phytoplankton functional groups in a salinity gradient was addressed in the Baltic Sea, in relation to the biogeochemical properties of the water masses and the characteristics of each PFGs. The variations of the traits are thus stand out as the best predictors of the horizontal and vertical distribution of phytoplankton groups with the respect to niche parameters and spatial descriptors (dispersion, physical and biological parameters). The functional approach, derived from phytoplankton optical properties addressed by automated flow cytometry, coupled to the niche analysis, make it possible to better explain and predict community responses to environmental gradients, such responses being detected in parallel by diversity indices. This work benefited from the support of local (MARCO State-Region Plan Contract), national (CNRS-MTES convention) and international European H2020 JERICO-NEXT projects