Cette thèse présente la construction de schémas distribuant le résidu (RD) d'ordre très élevés, pour la discrétisation d'équations d'advection-diffusion multidimensionnelles et stationnaires sur maillages non structurés. Des schémas linéaires ainsi que des schémas non linéaires sont considérés. Une approximation de la solution polynomiale par morceaux et continue sur chaque élément est adoptée, de plus une procédure de reconstruction du gradient que celle de la solution numérique est utilisée afin d'avoir une représentation continue de la solution numérique et de son gradient. Il est montré que le gradient doit être reconstruit avec la même précision de la solution, sans quoi la précision formel du schéma numérique est perdue dans les cas où les effets de diffusion prévalent sur les effets d'advection, et aussi quand l'advection et la diffusion sont également importants. Ensuite, la méthode est étendue à des systèmes d'équations, en particulier aux équations de Navier-Stokes et aux équations RANS. La précision, l'efficacité et la robustesse du solveur RD implicite sont démontrées sur plusieurs cas tests.

Cette thèse porte sur la résolution numérique du modèle multi-dimensionnel d'écoulement cisaillé en eau peu profonde. Dans le cas d'un mouvement unidimensionnel, ces équations coïncident avec les équations de la dynamique de gaz pour un choix particulier de l'équation d'état. Dans le cas multi-dimensionnel, le système est complètement différent du modèle de la dynamique de gaz. Il s'agit d'un système EDP hyperbolique 2D non-conservatif qui rappelle un modèle de turbulence barotrope. Le modèle comporte trois types d'ondes correspondant à la propagation des ondes de surface, des ondes de cisaillement et à celle de la discontinuité de contact. Nous présentons dans le cas 2D un schéma numérique basé sur une nouvelle approche de ``splitting" pour les systèmes d'équations non-conservatives. Chaque sous-système ne contient qu'une seule famille d'ondes: ondes de surface ou ondes de cisaillement, et discontinuité de contact. La précision d'une telle approche est testée sur des solutions exactes 2D décrivant l'écoulement lorsque la vitesse est linéaire par rapport aux variables spatiales, ainsi que sur des solutions décrivant des trains de rouleaux 1D. Finalement, nous modélisons un ressaut hydraulique circulaire formé dans un écoulement convergent radial d'eau. Les résultats numériques obtenus sont clairement similaires à ceux obtenus expérimentalement: oscillations du ressaut et son rotation avec formation du point singulier. L'ensemble des validations proposées dans ce manuscrit démontre les aptitudes du modèle et de la méthode numérique pour la résolution des problèmes complexes d'écoulements cisaillés en eau peu profonde multidimensionnels. / This thesis is devoted to the numerical modelling of multi-dimensional shear shallow water flows. In 1D case, the corresponding equations coincide with the equations describing non--isentropic gas flows with a special equation of state. However, in the multi-D case, the system differs significantly from the gas dynamics model. This is a 2D hyperbolic non-conservative system of equations which is reminiscent of a generic Reynolds averaged model of barotropic turbulent flows. The model has three families of characteristics corresponding to the propagation of surface waves, shear waves and average flow (contact characteristics). First, we show the ability of the one-dimensional conservative shear shallow water model to predict the formation of roll-waves from unstable initial data. The stability of roll waves is also studied.Second, we present in 2D case a new numerical scheme based on a splitting approach for non-conservative systems of equations. Each split subsystem contains only one family of waves (either surface or shear waves) and contact characteristics. The accuracy of such an approach is tested on exact 2D solutions describing the flow where the velocity is linear with respect to the space variables, and on the solutions describing 1D roll waves. Finally, we model a circular hydraulic jump formed in a convergent radial flow of water. Obtained numerical results are qualitatively similar to those observed experimentally: oscillation of the hydraulic jump and its rotation with formation of a singular point. These validations demonstrate the capability of the model and numerical method to solve challenging multi--dimensional problems of shear shallow water flows.

Cette thèse examine quelques approches aux équations diophantiennes, en particulier les connexions entre l’analyse diophantienne et la théorie des corps cyclotomiques.Tout d’abord, nous proposons une introduction très sommaire et rapide aux méthodes d’analyse diophantienne que nous avons utilisées dans notre travail de recherche. Nous rappelons la notion de hauteur et présentons le PGCD logarithmique.Ensuite, nous attaquons une conjecture, formulée par Skolem en 1937, sur une équation diophantienne exponentielle. Pour cette conjecture, soit K un corps de nombres, α1 ,…, αm , λ1 ,…, λm des éléments non-nuls de K, et S un ensemble fini de places de K (qui contient toutes les places infinies), de telle sorte que l’anneau de S-entiers OS = OK,S = {α ∈ K : |α|v ≤ 1 pour les places v ∈/ S}contienne α1 , . . . , αm , λ1 , . . . , λm α1-1 , . . . , αm-1. Pour chaque n ∈ Z, soit A(n)=λ_1 α_1^n+⋯+λ_m α_m^n∈O_S. Skolem a suggéré [SK1] :Conjecture (principe local-global exponentiel). Supposons que pour chaque idéal non-nul a de l’anneau O_S, il existe n ∈ Z tel que A(n) ≡0 mod a. Alors, il existe n ∈ Z tel que A(n)=0.Soit Γ le groupe multiplicatif engendré par α1 ,…, αm. Alors Γ est le produit d’un groupe abélien fini et d’un groupe libre de rang fini. Nous démontrons que cette conjecture est vraie lorsque le rang de Γ est un.Après cela, nous généralisons un résultat précédent de Mourad Abouzaid ([A]). Soit F (X,Y) ∈ Q[X,Y] un Q-polynôme irréductible. En 2008, Mourad Abouzaid [A] a démontré le théorème suivant:Théorème (Abouzaid). Supposons que (0,0) soit un point non-singulier de la courbe plane F(X,Y) = 0. Soit m = degX F, n = degY F, M = max{m, n}. Soit ε tel que 0 < ε < 1. Alors, pour toute solution (α, β) ∈ Q ̅2 de F(X,Y) = 0, nous avons soit max{h(α), h(β)} ≤ 56M8ε−2hp(F) + 420M10ε−2 log(4M),soitmax{|h(α) − nlgcd(α, β)|,|h(β) − mlgcd(α, β)|} ≤ εmax{h(α), h(β)}++ 742M7ε−1hp(F) + 5762M9ε−1log(2m + 2n)Cependant, il a imposé la condition que (0,0) soit un point non-singulier de la courbe plane F(X,Y) = 0. En utilisant des versions quelque peu différentes du lemme “absolu” de Siegel et du lemme d’Eisenstein, nous avons pu lever la condition et démontrer le théorème de façon générale. Nous démontrons le théorème suivant:Théorème. Soit F(X,Y) ∈ Q ̅[X,Y] un polynôme absolument irréductible qui satisfasse F(0,0)=0. Soit m=degX F, n=degY F et r = min{i+j:(∂^(i+j) F)/(∂^i X∂^j Y)(0,0)≠0}. Soit ε tel que 0 < ε < 1. Alors, pour tout (α, β) ∈ Q ̅2 tel que F(α,β) = 0, nous avons soith(α) ≤ 200ε−2mn6(hp(F) + 5)soit|(lgcd(α,β))/r-h(α)/n|≤1/r (εh(α)+4000ε^(-1) n^4 (h_p (F)+log⁡(mn)+1)+30n^2 m(h_p (F)+log⁡(mn) ))Ensuite, nous donnons un aperçu des outils que nous avons utilisés dans les corps cyclotomiques. Nous tentons de développer une approche systématique pour un certain genre d’équations diophantiennes. Nous proposons quelques résultats sur les corps cyclotomiques, les anneaux de groupe et les sommes de Jacobi, qui nous seront utiles pour ensuite décrire l’approche.Finalement, nous développons une application de l’approche précédemment expliquée. Nous considèrerons l’équation diophantienne(1) Xn − 1 = BZn,où B ∈ Z est un paramètre. Définissons ϕ∗(B) := ϕ(rad (B)), où rad (B) est le radical de B, et supposons que(2) (n, ϕ∗(B)) = 1.Pour B ∈ N_(>1) fixé, soit N(B) = {n ∈ N_(>1) | ∃ k > 0 tel que n|ϕ∗(B)}. Si p est un premier impair, nous appellerons CF les conditions combinéesI La conjecture de Vandiver est vraie pour p, c’est-à-dire que le nombre de classe h+ du sous-corps réel maximal du corps cyclotomique Q[ζp ], n’est pas divisible par p.II Nous avons ir(p) < √p − 1, en d’autre mots, il y a au plus √p − 1 entiers impairs k < p tels que le nombre de Bernouilli Bk ≡ 0 mod p. [...] / This thesis examines some approaches to address Diophantine equations, specifically we focus on the connection between the Diophantine analysis and the theory of cyclotomic fields.First, we propose a quick introduction to the methods of Diophantine approximation we have used in this research work. We remind the notion of height and introduce the logarithmic gcd.Then, we address a conjecture, made by Thoralf Skolem in 1937, on an exponential Diophantine equation. For this conjecture, let K be a number field, α1 ,…, αm , λ1 ,…, λm non-zero elements in K, and S a finite set of places of K (containing all the infinite places) such that the ring of S-integersOS = OK,S = {α ∈ K : |α|v ≤ 1 pour les places v ∈/ S}contains α1 , . . . , αm , λ1 , . . . , λm α1-1 , . . . , αm-1. For each n ∈ Z, let A(n)=λ_1 α_1^n+⋯+λ_m α_m^n∈O_S. Skolem suggested [SK1] :Conjecture (exponential local-global principle). Assume that for every non zero ideal a of the ring O_S, there exists n ∈ Z such that A(n) ≡0 mod a. Then, there exists n ∈ Z such that A(n)=0.Let Γ be the multiplicative group generated by α1 ,…, αm. Then Γ is the product of a finite abelian group and a free abelian group of finite rank. We prove that the conjecture is true when the rank of Γ is one.After that, we generalize a result previously published by Abouzaid ([A]). Let F(X,Y) ∈ Q[X,Y] be an irreducible Q-polynomial. In 2008, Abouzaid [A] proved the following theorem:Theorem (Abouzaid). Assume that (0,0) is a non-singular point of the plane curve F(X,Y) = 0. Let m = degX F, n = degY F, M = max{m, n}. Let ε satisfy 0 < ε < 1. Then for any solution (α,β) ∈ Q ̅2 of F(X,Y) = 0, we have eithermax{h(α), h(β)} ≤ 56M8ε−2hp(F) + 420M10ε−2 log(4M),ormax{|h(α) − nlgcd(α, β)|,|h(β) − mlgcd(α, β)|} ≤ εmax{h(α), h(β)}++ 742M7ε−1hp(F) + 5762M9ε−1log(2m + 2n)However, he imposed the condition that (0, 0) be a non-singular point of the plane curve F(X,Y) = 0. Using a somewhat different version of Siegel’s “absolute” lemma and of Eisenstein’s lemma, we could remove the condition and prove it in full generality. We prove the following theorem:Theorem. Let F(X,Y) ∈ Q ̅[X,Y] be an absolutely irreducible polynomial satisfying F(0,0)=0. Let m=degX F, n=degY F and r = min{i+j:(∂^(i+j) F)/(∂^i X∂^j Y)(0,0)≠0}. Let ε be such that 0 < ε < 1. Then, for all (α, β) ∈ Q ̅2 such that F(α,β) = 0, we have eitherh(α) ≤ 200ε−2mn6(hp(F) + 5)or|(lgcd(α,β))/r-h(α)/n|≤1/r (εh(α)+4000ε^(-1) n^4 (h_p (F)+log⁡(mn)+1)+30n^2 m(h_p (F)+log⁡(mn) ))Then, we give an overview of the tools we have used in cyclotomic fields. We try there to develop a systematic approach to address a certain type of Diophantine equations. We discuss on cyclotomic extensions and give some basic but useful properties, on group-ring properties and on Jacobi sums.Finally, we show a very interesting application of the approach developed in the previous chapter. There, we consider the Diophantine equation(1) Xn − 1 = BZn,where B ∈ Z is understood as a parameter. Define ϕ∗(B) := ϕ(rad (B)), where rad (B) is the radical of B, and assume that (2) (n, ϕ∗(B)) = 1.For a fixed B ∈ N_(>1)we let N(B) = {n ∈ N_(>1) | ∃ k > 0 such that n|ϕ∗(B)}. If p is an odd prime, we shall denote by CF the combined condition requiring thatI The Vandiver Conjecture holds for p, so the class number h+ of the maximal real subfield of the cyclotomic field Q[ζp ] is not divisible by p.II We have ir>(p) < √p − 1, in other words, there is at most √p − 1 odd integers k < p such that the Bernoulli number Bk ≡ 0 mod p. [...]

Cette thèse est divisée en deux parties principales : La première partie concerne la déformation plastique d'un matériau contraint. Nous commençons cette partie par une introduction physique sur la dislocation et son rôle dans l'étude de la déformation plastique. Nous exposons ensuite deux types de modélisation de la déformation plastique ce qui nous conduit à deux équations différentielles à retard de Mecking-Lüke-Grilhé. Nous présentons une analyse mathématique complète des deux modèles linéaire et non linéaire. Nous terminons cette partie par des tests numériques et une comparaison des deux modèles. La deuxième partie de la thèse traite l'instabilité de Rayleigh-Plateau. Cette étude porte sur les instabilités de surface d'un pore cylindrique sans contraintes. Nous nous intéressons à une EDP parabolique non linéaire d'ordre quatre, obtenue à partir d'une équation d'évolution des films minces. Le résultat principal est l'existence globale de la solution et la convergence vers la valeur moyenne de la donnée initiale en temps long. L'étude théorique est aussi appuyée comme dans la première partie par une validation numérique. / This thesis is divided into two main parts: The first part relates to the plastic deformation of a constrained material. We begin this part by physical introduction on the dislocation and its role in the study of plastic deformation. We also present two types modelling for the plastic deformation, which leads to two delayed differential equations of Mecking-Lücke-Grilhé. We present a complete mathematical analysis of linear and nonlinear models. We conclude this part by numerical tests and a comparison of the two models. The second part of the thesis treats the Rayleigh-Plateau instability. This study focuses on the surface instabilities of a cylindrical pore without constraints. We are interested in a nonlinear parabolic PDE of fourth order, obtained from an evolution equation model of thin films. The main result is the global existence of the solution and the convergence to the average value of the initial data in long time. Numerical validation of the theoretical results is also presented in this part.

Cette thèse est consacrée à l'étude théorique de quelques modèles d'évolution non-linéaires issus de la mécanique des fluides. Nous distinguons trois parties indépendantes. La première partie de la thèse traite essentiellement de l'existence des poches de tourbillon en rotation uniforme (appelées aussi V-states) pour un modèle quasi-géostrophique non visqueux. Notre étude est répartie sur deux chapitres où les poches présentent des structures topologiques différentes. Dans le premier chapitre nous étudions le cas simplement connexe et nous validons l'existence de ces structures dans un voisinage du tourbillon de Rankine en utilisant des techniques de bifurcation. Dans le deuxième chapitre nous abordons le cas doublement connexe où la poche admet un seul trou. Plus précisément, proche d'un anneau donné, nous décrivons cette famille par des branches dénombrables bifurquant de cet anneau à certaines valeurs explicites des vitesses angulaires liées aux fonctions de Bessel. Notre étude théorique a été complétée par des simulations numériques portant sur les V-states limites et un bon nombre de constatations ont été formulées ouvrant la porte à de nouvelles perspectives de recherche. La seconde partie concerne l'étude du problème de Cauchy pour le système de Boussinesq non visqueux 2D avec des données initiales de type Yudovich. Le problème est dans un certain sens critique à cause de quelques termes comportant la transformée de Riesz dans la formulation tourbillon-densité. Nous donnons une réponse positive pour une sous-classe comprenant les poches de tourbillon régulières et singulières. Dans la dernière partie nous analysons le problème de la limite incompressible pour les équations d'Euler isentropiques 2D associées à des données initiales très mal préparées et pour lesquelles les tourbillons ne sont pas forcément bornés mais appartiennent plutôt à des espaces de type ''BMO'' à poids. On utilise principalement deux ingrédients: d'un côté les estimations de Strichartz pour contrôler la partie acoustique. D'un autre côté, on se sert de la structure de transport compressible du tourbillon et on démontre une estimation de propagation linéaire dans l'esprit d'un travail récent de Bernicot et Keraani mené dans le cas incompressible. / In this dissertation, we are concerned with the study of some non-linear evolution models arising in fluid mechanics. We distinguish three independent parts. The first part of the thesis deals with the existence of the rotating vortex patches (called also V-states) for an inviscid quasi-geostrophic model. Our study is divided into two chapters dealing with different topological structures of the V-states. In the first chapter we study the simply connected case and we prove the existence of such structures in a neighborhood of the Rankine vortices by using the bifurcation theory. In the second chapter we discuss the doubly connected case where the patches admit only one hole. More precisely, close to a given annulus we describe this family by countable branches bifurcating from this annulus at some explicit angular velocities related to Bessel functions of the first kind. Our theoretical study was completed by numerical simulations on the limiting V-states and a number of interesting numerical observation were formulated opening new research perspectives. The second part of the thesis concerns the local well-posedness theory for the inviscid Boussinesq system with rough initial data. The problem is in some sense critical due to some terms involving Riesz transforms in the vorticity-density formulation. We give a positive answer for a special sub-class of Yudovich data including smooth and singular vortex patches. In the last part we address the problem of the incompressible limit for the 2D isentropic fluids associated to ill-prepared initial data and for which the vortices are not necessarily bounded and belong to some weighted BMO spaces. We mainly use two ingredients: On one hand, the Strichartz estimates to control the acoustic part and prove that it does not contribute for low Mach number. On the other hand, we use the transport compressible structure of the vorticity and we establish a linear propagation estimate in the spirit of a recent work of Bernicot and Keraani conducted in the incompressible case. The first part of the thesis deals with the existence of the rotating vortex patches (called also V-states) for an inviscid quasi-geostrophic model. Our study is divided into two chapters dealing with different topological structures of the V-states. In the first chapter we study the simply connected case and we prove the existence of such structures in a neighborhood of the Rankine vortices by using the bifurcation theory. In the second chapter we discuss the doubly connected case where the patches admit only one hole. More precisely, close to a given annulus we describe this family by countable branches bifurcating from this annulus at some explicit angular velocities related to Bessel functions of the first kind. Our theoretical study was completed by numerical simulations on the limiting V-states and a number of interesting numerical observation were formulated opening new research perspectives. The second part of the thesis concerns the local well-posedness theory for the inviscid Boussinesq system with rough initial data. The problem is in some sense critical due to some terms involving Riesz transforms in the vorticity-density formulation. We give a positive answer for a special sub-class of Yudovich data including smooth and singular vortex patches. In the last part we address the problem of the incompressible limit for the 2D isentropic fluids associated to ill-prepared initial data and for which the vortices are not necessarily bounded and belong to some weighted BMO spaces. We mainly use two ingredients: On one hand, the Strichartz estimates to control the acoustic part and prove that it does not contribute for low Mach number. On the other hand, we use the transport compressible structure of the vorticity and we establish a linear propagation estimate in the spirit of a recent work of Bernicot and Keraani conducted in the incompressible case.

Cette thèse s'intéresse à une étude variée des EDSRs. Une grande partie des résultats sont obtenus sous l'hypothèse d'une croissance de type quadratique du générateur en sa dernière variable. Un premier lien entre EDSRs quadratiques unidimensionnelles et théorie des jeux nous amène à développer des résultats avec générateurs convexes. La théorie du contrôle optimal nécessite quant à elle de traiter du cas multidimensionnel, dans lequel existence et unicité globales ne sont obtenues que pour des générateurs diagonalement quadratiques. Les résultats majeurs sur les EDSRs réfléchies (dont la solution est contrainte à rester dans un domaine) concernent des générateurs Lipschitziens. C'est dans ce cadre que nous développons un résultat de propagation du chaos, avec une contrainte portant sur la loi de la solution plutôt que sur sa trajectoire. Nous dressons enfin un pont entre EDSRs quadratiques et EDSRs réfléchies grâce aux EDSRs quadratiques de type champ moyen. Nous donnons plusieurs nouveaux résultats sur la possibilité de résoudre une équation quadratique dont le générateur dépend également de la moyenne des deux variables. / In this thesis, we are interested in studying variously Backward Stochastic Differential Equations. A large proportion of the results are obtained under the assumption that the driver is of quadratic growth in its last variable. A first link between one-dimensional quadratic BSDEs and game theory leads us to develop results with convex drivers. Optimal control theory requires as for it to deal with the multidimensional case, in which global existence and uniqueness are obtained only for diagonaly quadratic drivers. Major achievements in reflected BSDEs (whose solution is constrained to remain in a domain) are reached for Lipschitz drivers. We develop a result of chaos propagation in this setting, with a constraint on the law of the solution rather than on its path. We finaly build bridge between quadratic BSDEs and reflected BSDEs thanks to mean field quadratic BSDEs. We give several new results on solvability of a quadratic BSDE whose driver depends also on the mean of both variables.

Cette thèse s'intéresse à l'étude des stratégies d'introduction de populations dans l'environnement. Les deux principaux contextes présentés sont la lutte biologique et la réintroduction d'espèces. Si ces deux types d'introduction diffèrent, des processus biotiques et abiotiques les influencent de manière similaire. En particulier les populations introduites, souvent de petite taille, peuvent être sensibles à diverses formes de stochasticité, voire subir une baisse de leur taux de croissance à faible effectif, ce qu'on appelle « effet Allee ». Ces processus peuvent interagir avec les stratégies d'introduction des organismes et moduler leur efficacité. Dans un premier temps, nous modélisons le processus d'introduction à l'aide de systèmes dynamiques impulsionnels : la dynamique de la population est décrite par des équations différentielles ordinaires qui, à des instants donnés, sont perturbées par des augmentations soudaines de la taille de la population. Cette approche se concentre sur l'influence des effets Allee sur les populations isolées (réintroduction) ou dans un cadre proie-prédateur (lutte biologique). Dans un second temps, en nous concentrant sur l'aspect réintroduction, nous étendons ce cadre de modélisation pour prendre en compte des aspects stochastiques liés à l'environnement ou aux introductions elles-mêmes. Finalement, nous considérons un modèle individu centré pour étudier l'effet de la stochasticité démographique inhérente aux petites populations. Ces différentes approches permettent d'analyser l'influence de la distribution temporelle des introductions et ainsi déterminer les stratégies qui maximisent les chances de succès des introductions. / This thesis investigates introduction strategies of populations in the environment. Two main situations are considered: biological control and species reintroduction. Although these two kinds of introductions are different, many biotic and abiotic processes influence them in a similar way. Introduced populations are often small and may be sensitive to various stochastic factors. Further, small populations may suffer from a decrease of their growth rate when the population is small, a feature called "Allee effect". These processes may interact with introduction strategies and modulate their efficiency. First, we represent the introduction process using impulsive dynamical systems: population dynamics are described by ordinary differential equations that are disrupted at some instants by instantaneous increases of the population size. This approach focuses on the influence of Allee effects on single-species (reintroduction) or predator-prey interactions (biological control). Then, we concentrate on the reintroduction approach and extend the previous deterministic framework to take into consideration stochastic factors arising from the environment or from introductions themselves. Finally, we consider an individual-based model to study the effects of demographic stochasticity which is inherent to small populations. These different approaches allow to investigate the temporal distribution of introductions and determine which introduction strategies maximize the probability of success of introductions.

Ce manuscrit de thèse porte sur l’analyse mathématique de modèles intégro-différentiels issus de la génétique des populations. Les deux modèles étudiés sont des équations de réaction-dispersion de type ∂tp(t,m) = UD[p](t,m) + f[p](t,m). Ils décrivent la dynamique de la distribution de la fitness (ou valeur sélective) dans une population asexuée sous l’effet des mutations et de la sélection représentées respectivement par les termes non locaux UD[p](t,m) et par f[p](t,m). La différence entre les deux modèles se situe au niveau du terme de mutation. En effet, dans le premier modèle, les effets des mutations sur la fitness ne dépendent pas de la fitness du parent, cela se traduit donc par un terme de convolution classique : D[p](t,m) =RR J(m−y)p(t,y)dy−p(t,m). Lorsqu’une mutation a lieu, la fonction J(m−y) représente la densité de probabilité pour un individu de fitness y d’avoir un descendant de fitness m. Le taux de mutation est donné par la constante U. Dans le second modèle, les effets des mutations sur la fitness dépendent aussi de la fitness du parent. Dans ce cas, un individu de fitness y a un descendant de fitness m avec la densité de probabilité Jy(m−y). Ce type de dépendance apparaît naturellement lorsque l’on suppose qu’il existe une fitness optimale (ou encore un optimum phénotypique). Pour chacun des deux modèles, nous établissons dans un premier temps des résultats d’existence et d’unicité ainsi que des propriétés de décroissance de la solution. Cette décroissance permet de définir la fonction génératrice des cumulants (CGF) associée à la distribution de fitness. La CGF est la solution d’une équation de transport non locale. Pour le premier modèle, l’étude de cette équation permet d’obtenir une solution analytique et donc d’obtenir une description complète de la distribution p(t,m) via ses moments. Nous étudions ensuite les états stationnaires pour chacun des deux modèles, et établissons des conditions suffisantes pour l’existence et la non-existence de phénomènes de concentration, correspondant à une accumulation d’individus de phénotypes optimaux. Nos résultats sont comparés à des sorties de modèles stochastiques individu-centrés représentant le même type de dynamiques évolutives. / This manuscript is devoted to the mathematical analysis of integro-differential models from population genetics. Both models are reaction-dispersion equations of the form ∂tp(t,m) = UD[p](t,m)+ f[p](t,m). They describe the dynamics of fitness distribution in an asexual population under the effect of mutation and selection. These two processes are represented by the nonlocal terms UD[p](t,m) and by f[p](t,m) respectively. The difference between the models rests on the mutation term. Indeed, in the first model, the mutation effects on fitness do not depend on the fitness of the parent. Thus, the mutation term is a standard convolution product: D[p](t,m) =RR J(m−y)p(t,y)dy −p(t,m). When a mutation occurs, the function J(m − y) represents the density of probability for an individual with fitness y to have an offspring with fitness m. The mutation rate is given by the constant U. In the second model, the mutation effects on fitness depend on the fitness of the parent. In this case, an individual with fitness y has an offspring with fitness m with a probability density Jy(m−y). This type of dependence naturally arises when the existence of an optimal fitness (or a phenotypic optimum) is assumed. For both models, we first establish existence and uniqueness results as well as decay properties of the solution. The decay property allows us to define the cumulant generating function (CGF). The CGF obeys a nonlocal transport equation. In the first model, we compute the analytical solution of this transport equation and thus, we obtain a complete description of the distribution p(t,m) through its moments. Then, we study the stationary states for both models, and establish sufficient conditions for the existence and non-existence of a concentration phenomenon corresponding to an accumulation of individuals with best possible phenotype. The results are compared to the results of stochastic individual based models which represent the same kind of evolutionary dynamics.

Le cœur d'un réacteur nucléaire est un milieu très hétérogène encombré de nombreux obstacles solides et les phénomènes thermohydrauliques à l'échelle macroscopique sont directement impactés par les phénomènes locaux. Toutefois les ressources informatiques actuelles ne suffisent pas à effectuer des simulations numériques directes d'un cœur complet avec la précision souhaitée. Cette thèse est consacré au développement de méthodes d'éléments finis multi-échelles (MsFEMs) pour simuler les écoulements incompressibles dans un milieu hétérogène avec un coût de calcul raisonnable. Les équations de Navier-Stokes sont approchées sur un maillage grossier par une méthode de Galerkin stabilisé, dans laquelle les fonctions de base sont solutions de problèmes locaux sur des maillages fins prenant précisément en compte la géométrie locale. Ces problèmes locaux sont définis par les équations de Stokes ou d'Oseen avec des conditions aux limites ou des termes sources appropriés. On propose plusieurs méthodes pour améliorer la précision des MsFEMs, en enrichissant l'espace des fonctions de base locales. Notamment, on propose des MsFEMs d'ordre élevée dans lesquelles ces conditions aux limites et termes sources sont choisis dans des espaces de polynômes dont on peut faire varier le degré. Les simulations numériques montrent que les MsFEMs d'ordre élevés améliorent significativement la précision de la solution. Une chaîne de simulation multi-échelle est construite pour simuler des écoulements dans des milieux hétérogènes de dimension deux et trois. / The nuclear reactor core is a highly heterogeneous medium crowded with numerous solid obstacles and macroscopic thermohydraulic phenomena are directly affected by localized phenomena. However, modern computing resources are not powerful enough to carry out direct numerical simulations of the full core with the desired accuracy. This thesis is devoted to the development of Multiscale Finite Element Methods (MsFEMs) to simulate incompressible flows in heterogeneous media with reasonable computational costs. Navier-Stokes equations are approximated on the coarse mesh by a stabilized Galerkin method, where basis functions are solutions of local problems on fine meshes by taking precisely local geometries into account. Local problems are defined by Stokes or Oseen equations with appropriate boundary conditions and source terms. We propose several methods to improve the accuracy of MsFEMs, by enriching the approximation space of basis functions. In particular, we propose high-order MsFEMs where boundary conditions and source terms are chosen in spaces of polynomials whose degrees can vary. Numerical simulations show that high-order MsFEMs improve significantly the accuracy of the solution. A multiscale simulation chain is constructed to simulate successfully flows in two- and three-dimensional heterogeneous media.

En raison du nombre élevé d'échecs dans les tentatives de changements organisationnels, de plus en plus d'études s'intéressent aux facteurs humains en jeu, tel que l'engagement des employés envers le changement. Il est en effet reconnu que l'engagement affectif envers le changement joue un rôle important dans l'adoption de comportements de soutien des employés en situation de changement. Afin de favoriser cette forme d'engagement, les pratiques de gestion du changement utilisées semblent jouer un rôle important pour répondre aux besoins de cohérence, de compréhension et de soutien des employés face aux changements. Ainsi, il est possible de postuler que les employés percevant un changement comme nécessaire, légitime et accompagné d'un soutien adéquat seront davantage engagés affectivement envers celui-ci. De plus, ces perceptions favoriseraient également l'habilitation psychologique des employés, un état d'esprit facilitant l'adoption de comportements proactifs profitables en situation de changement. Peu d'études se sont attardées, de manière longitudinale, à l'examen du rôle de l'habilitation psychologique dans la relation unissant les caractéristiques reliées à la gestion et l'engagement affectif envers le changement. Pour ces raisons, la présente étude vise à vérifier si les quatre dimensions de l'habilitation psychologique jouent un rôle de médiateur dans les relations unissant certaines caractéristiques reliées à la gestion du changement (nécessité, légitimité, soutien perçu) et l'engagement affectif envers le changement. Au total, 819 employés de deux établissements de santé de l'Estrie ont participé à au moins l'un des trois temps de mesure de cette étude et forment l'échantillon longitudinal utilisé. Les analyses effectuées n'ont pas permis de confirmer le rôle médiateur de l'habilitation psychologique dans la relation entre la nécessité, la légitimité, le soutien perçu et l'engagement affectif envers le changement. Néanmoins, les résultats ont permis de montrer l'importance de favoriser la perception de nécessité et de soutien offert chez les employés, afin d'agir positivement sur leur sentiment de compétence et d'autodétermination en situation de changement. À long terme, ces employés seraient ainsi plus enclins à soutenir les efforts de changement en cours.