On constate souvent que les micro-organismes, tels que les bactéries motiles, sont
capables de se propager dans des environnements divers et à différentes échelles. Comprendre
comment les bactéries se disséminent présente un intérêt dans de nombreux
domaines tels que la biologie, l’écologie, les géosciences, l’ingénierie ou encore la
médecine. Leur propagation est influencée par différents phénomènes à la fois biologiques,
chimiques et physiques. Parmi ces phénomènes, le couplage hydrodynamique
entre leur nage et l’écoulement du fluide dans lequel elles se déplacent joue
un rôle important, en particulier dans la dispersion des bactéries sur les surfaces ou
dans les environnements poreux naturels comme les sols et les roches, où les cisaillements
du fluide sont omniprésents. Dans cette thèse, nous étudions le couplage de
l’activité et de la concentration des bactéries avec l’advection du fluide et sa conséquence
sur la dispersivité macroscopique d’une suspension. Dans la première partie,
nous effectuons des simulations de Langevin lorsqu’une suspension peu peuplée est
soumise à un écoulement de Poiseuille et étudions le coefficient de dispersion macroscopique.
Nous montrons que le couplage nage/écoulement induit une augmentation de
la dispersion longitudinale macroscopique, qui croît comme U2+κ , où U est la vitesse
de l’écoulement. L’analyse des profils de concentration en bactéries, en régime permanent,
nous permet d’identifier également les différents mécanismes de piégeage et
d’étudier leur influence sur la valeur de κ. Dans la deuxième partie, nous réalisons des
expériences de déplacement de fluides miscibles dans une cellule de Hele-Shaw millifluidique
avec une suspension d’Escherichia coli. Ces expériences nous permettent de
comprendre le rôle de la rhéologie d’une suspension sur sa dispersion macroscopique.
Nous montrons que l’activité des bactéries provoque un contraste de viscosité suffisamment
élevé pour induire une instabilité de Saffman-Taylor. Nous identifions également
les différents régimes de dispersion un analysant les profils de concentration le long
des fronts et leur dynamique temporelle.