La modélisation des maladies infectieuses représente un outil important pour évaluer la vulnérabilité d'une population à l'introduction d'un nouveau agent pathogène. La possibilité d’enregistrer les contacts responsables de la propagation des maladies représente à la fois une ressource et un défi pour les modèles épidémiques. En particulier, l'interaction entre la dynamique des maladies et l'évolution dans le temps des structures de contact influence la façon dont les agents pathogènes se propagent, en changeant les conditions qui mènent à une flambée épidémique (seuil épidémique). Jusqu'à maintenant, les chercheurs n'ont caractérisé le seuil épidémique sur des structures de contact qui évoluent dans le temps que dans des contextes spécifiques. En utilisant un formalisme multi-couches, nous calculons analytiquement le seuil épidémique sur un réseau temporel générique. Nous utilisons cette méthode pour évaluer l'impact de la résolution temporelle et la durée du réseau sur l'estimation du seuil. De plus, grâce à cette méthode, nous évaluons la vulnérabilité globale de différents systèmes à l'introduction d'agents pathogènes, et en particulier nous analysons les réseaux de mouvements des bovins. Les données de contact souvent ne sont pas disponible en temps réel, et cela limite notre capacité de prévision. Pour répondre à ça, nous développons une méthodologie numérique pour prédire le risque épidémique ciblé, qui repose uniquement sur les données de contact passées. Notre travail fournit de nouvelles méthodologies pour évaluer et prédire le risque associé à un agent pathogène émergent, à la fois à l'échelle de la population et en ciblant des hôtes spécifiques. / Infectious disease modeling represents a powerful tool for assessing the vulnerability of a population to the introduction of a new infectious pathogen. The increased availability of highly resolved data tracking host interactions is making epidemic models potentially increasingly accurate. Integrating into them all the features emerging from these data, however, still represents a challenge. In particular, the interaction between disease dynamics and the time evolution of contact structures has been shown to impact the way pathogens spread, changing the conditions that lead to the wide-spreading regime, as encoded in epidemic threshold. Up to now researchers have characterized the epidemic threshold on time evolving contact structures only in specific settings. Using a multilayer formalism, we analytically compute the epidemic threshold on a generic temporal network, accounting for several different disease features. We use this methodology to assess the impact of time resolution and network duration on the estimation of the threshold. Then, thanks to it, we assess the global vulnerability of different systems to pathogen introduction, and in particular we analyze the networks of cattle trade movements Data collection strategies often inform us only about past network configurations, and that limits our prediction capabilities. We face this by developing a data-driven methodology for predicting targeted epidemic that relies only past contact data. Our work provides new methodologies for assessing and predicting the risk associated to an emerging pathogen, both at the population scale and targeting specific hosts.

Les systèmes décentralisés sont par nature extensibles mais sont également difficiles à coordonner en raison de leur faible couplage. La réplication de données dans ces systèmes géo-répartis est donc un défi inhérent à leur structure. Les deux contributions de cette thèse exploitent l'hétérogénéité des besoins des utilisateurs et permettent une qualité de service personnalisable pour la réplication de données dans les systèmes décentralisés. Notre première contribution Gossip Primary-Secondary étend le critère de cohérence Update consistency Primary-Secondary afin d'offrir des garanties différenciées de cohérence et de latence de messages pour la réplication de données à grande échelle. Notre seconde contribution Dietcoin enrichit Bitcoin avec des nœuds diet qui peuvent (i) vérifier la validité de sous-chaînes de blocs en évitant le coût exorbitant de la vérification initiale et (ii) choisir leur propres garanties de sécurité et de consommation de ressources. / Decentralized systems are scalable by design but also difficult to coordinate due to their weak coupling. Replicating data in these geo-distributed systems is therefore a challenge inherent to their structure. The two contributions of this thesis exploit the heterogeneity of user requirements and enable personalizable quality of services for data replication in decentralized systems. Our first contribution Gossip Primary-Secondary enables the consistency criterion Update consistency Primary-Secondary to offer differentiated guarantees in terms of consistency and message delivery latency for large-scale data replication. Our second contribution Dietcoin enriches Bitcoin with diet nodes that can (i) verify the correctness of entire subchains of blocks while avoiding the exorbitant cost of bootstrap verification and (ii) personalize their own security and resource consumption guarantees.

Le complexe Burkholderia cepacia (Bcc) englobe 17 espèces retrouvées dans les infections pulmonaires d'individus atteints de mucoviscidose. Les bactéries de ce complexe sont présentes dans les sols, la rhizosphère de grandes cultures, les eaux usées et peuvent également être rencontrées dans le cadre d'infections nosocomiales. En France, les espèces B. multivorans et B. cenocepacia (Bcen) sont les espèces majoritaires au niveau des infections de patients atteints de mucoviscidose. Divers clones épidémiques ont été décrits au sein de l'espèce Bcen dont le clone ET12 associé au "syndrome cepacia". En 2004, une épidémie nosocomiale impliquant un clone du Bcc est survenue dans un hôpital de l'Ain. Durant ce travail, l'origine de ce clone (B&B), sa classification au sein du Bcc et certains phénomènes génétiques liés à son émergence ont été étudiés. Cela a permis d'identifier ce clone comme appartenant à l'espèce Bcen et une forte proximité de celui-ci avec la lignée ET12. L'étude des facteurs transcriptionnels de la famille σ70 au sein du Bcc a mis en évidence une structure génétique similaire entre la lignée ET12 et ce clone, mais différente de celle observée chez les autres espèces du Bcc. L'analyse d'éléments génétiques répétés de la famille des séquences d'insertion (IS) a cependant permis d'observer une organisation génomique distincte de la lignée ET12. Celle-ci a été reliée à des phénomènes d'instabilité génétique notamment à des phénomènes d'acquisition d'éléments génétiques mobiles de type îlot génomique. L'ensemble de ce travail a permis de caractériser un ensemble de phénomènes génétiques pouvant expliquer l'émergence de clones épidémiques tels que le clone B&B.

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Le complexe Burkholderia cepacia (Bcc) englobe 17 espèces retrouvées dans les infections pulmonaires d'individus atteints de mucoviscidose. Les bactéries de ce complexe sont présentes dans les sols, la rhizosphère de grandes cultures, les eaux usées et peuvent également être rencontrées dans le cadre d'infections nosocomiales. En France, les espèces B. multivorans et B. cenocepacia (Bcen) sont les espèces majoritaires au niveau des infections de patients atteints de mucoviscidose. Divers clones épidémiques ont été décrits au sein de l’espèce Bcen dont le clone ET12 associé au "syndrome cepacia". En 2004, une épidémie nosocomiale impliquant un clone du Bcc est survenue dans un hôpital de l’Ain. Durant ce travail, l’origine de ce clone (B&B), sa classification au sein du Bcc et certains phénomènes génétiques liés à son émergence ont été étudiés. Cela a permis d’identifier ce clone comme appartenant à l’espèce Bcen et une forte proximité de celui-ci avec la lignée ET12. L’étude des facteurs transcriptionnels de la famille σ70 au sein du Bcc a mis en évidence une structure génétique similaire entre la lignée ET12 et ce clone, mais différente de celle observée chez les autres espèces du Bcc. L’analyse d’éléments génétiques répétés de la famille des séquences d’insertion (IS) a cependant permis d’observer une organisation génomique distincte de la lignée ET12. Celle-ci a été reliée à des phénomènes d’instabilité génétique notamment à des phénomènes d’acquisition d’éléments génétiques mobiles de type îlot génomique. L’ensemble de ce travail a permis de caractériser un ensemble de phénomènes génétiques pouvant expliquer l’émergence de clones épidémiques tels que le clone B&B. / The Burkholderia cepacia complex (Bcc) comprises 17 species found in lung infections of individuals with cystic fibrosis. The bacteria of this complex are present in the soil, the rhizosphere of field crops, wastewater and may also be encountered in nosocomial infections. In France, the B. multivorans and B. cenocepacia species are the major species in infections of cystic fibrosis patients. Various epidemic clones have been described within the B. cenocepacia species whose ET12 clone associated with "cepacia syndrome". In 2004, a nosocomial outbreak involving a clone of Bcc occurred in a French hospital. During this outbreak, origin of this clone (B&B clone), its classification within the Bcc and several genetic events associated with its emergence have been studied. These investigations have identified this clone as belonging to the species B. cenocepacia with a strong proximity with the ET12 lineage. The study of transcriptional factors of σ70 family within the Bcc has revealed a similar genetic structure between the ET12 lineage and this clone, but different from that observed in other species of Bcc. Analysis of genetic elements repeated family of insertion sequences (IS), however, allowed to observe a distinct genomic organization of the ET12 lineage. It has been linked to phenomen of genetic instability including acquisition of mobile genetic elements like genomic island (GI). All of this work has helped to characterize a set of genetic events may explain the emergence of epidemic clones such as clone B&B.

Cette thèse s´intéresse à la conception et l´évaluation des protocoles de routage et d´accès au canal pour les réseaux sans fils. La première partie de la thèse focalise principalement sur l´évaluation de protocoles de routage pour les réseaux tolérants aux perturbations quand ces réseaux incluent des relais fixes, appelées boîtes. Dans un premier temps, nous montrons que les instants successifs de rencontre entre une boîte et un noeud mobile qui se déplace selon un modèle de mobilité aléatoire sont bien approximés par un processus de Poisson. Nous donnons une formule explicite approchée pour l´intensité de ce processus qui dépend notamment de la densité de probabilité spatiale du modèle de mobilité considérée ainsi que celle des boîtes. Dans un deuxième temps, nous étudions l´impact d´ajouter des boîtes sur les performances de deux protocoles de routage classiques, le protocole épidémique et le protocole de routage à deux sauts. Nous développons des expressions explicites pour quantifier la distribution et la moyenne du délai de livraison d´un paquet, ainsi que le nombre des copies générées lors de cette transmission. Ensuite, nous proposons cinq stratégies qui s´appuient sur la présence des boîtes pour réaliser le routage des copies. Par ailleurs, nous introduisons une plateforme basée sur un modèle markovien qui permet de calculer et de comparer analytiquement les diverses métriques de performance pour ces cinq stratégies. Dans la deuxième partie de la thèse, nous intéressons à l´algorithme de backoff du standard IEEE 802.11. Nous proposons une extension de cet algorithme dont l´objectif est d´améliorer ses performances dans le cas où le réseau possède un grand nombre d´utilisateurs.

Le travail présenté dans ce manuscrit traite des mécanismes d'émergence des maladies infectieuses. Une première partie du texte est consacrée à la réflexion menée sur ces processus, et à leurs conséquences pour la gestion des maladies. Dans une deuxième partie nous exposons les travaux de modélisation réalisés ; l'objectif est de tester si des changements dans l'expression d'une infection peuvent être expliqués par la dynamique de circulation de l'agent infectieux dans la population hôte, à travers la protection de groupe. Nous montrons que l'apparition de la maladie de Carré chez les lions du Serengeti peut être due à une perte d'immunité de groupe suite à l'extinction du virus. Nous étudions ensuite les conséquences sur le patron épidémique d'une protection partiellement croisée entre souches. Enfin, nous intégrons à cette problématique la structure spatiale de la population hôte, pour expliquer des observations faites sur les systèmes lagomorphes/lagovirus en France.

Il y a de nouveaux défis dans l'administration et dans la conception des systèmes pour optimiser la gestion des ressources des applications basées en nuage Cloud Computing. Certaines applications demandent des performances rigoureuses (par exemple, par rapport aux retards et aux limites de la gigue), tandis que d'autres applications présentent des charges de travail en rafale (volatiles). Cette thèse propose un framework inspiré dans un modèle épidémique (et basé sur des Chaînes de Markov à Temps Continu), qui peut reproduire la volatilité de la charge de travail, à savoir les effets de buzz (quand il y a une augmentation soudaine de la popularité d'un contenu) d'un système de Vidéo à la Demande (VoD). Deux méthodes d'estimation (basés sur des heuristiques et des Chaînes de Markov Monte Carlo - MCMC) ont été également proposées dans ce travail, de façon à ajuster le modèle selon les comportements de la charge de travail. Les paramètres du modèle obtenus à partir des procédures d'étalonnage révèlent des propriétés intéressantes du modèle. Basé sur des simulations numériques, la précision des deux procédures a été analysée, en montrant que les deux présentent des performances raisonnables. Toutefois, la méthode MCMC dépasse la performance de l'approche heuristique. Cette thèse compare également le modèle proposé avec d'autres modèles existants, tout en examinant la qualité de l'ajustement de certaines propriétés statistiques sur des traces réelles de la charge de travail. Finalement, ce travail propose une approche probabiliste de provisionnement des ressources, basée sur le Principe de Grandes Déviations (LDP). LDP caractérise statistiquement les effets de buzz, qui causent de la volatilité extrême de la charge de travail. Cette analyse exploite les informations obtenues en utilisant le LPD du système VoD pour la définition des politiques de gestion des ressources. Ces politiques peuvent être intéressantes pour toutes les acteurs dans le nouveau contexte de l'informatique en nuage. / There are some new challenges in system administration and design to optimize the resource management for a cloud based application. Some applications demand stringent performance requirements (e.g. delay and jitter bounds), while some applications exhibit bursty (volatile) workloads. This thesis proposes an epidemic model inspired (and continuous time Markov Chain based) framework, which can reproduce workload volatility namely the "buzz effects" (when there is a sudden increase of a content popularity) of a Video on Demand (VoD) system. Two estimation procedures (heuristic and a Markov Chain Monte Carlo (MCMC) based approach) have also been proposed in this work to calibrate the model against workload traces. Obtained model parameters from the calibration procedures reveal some interesting property of the model. Based on numerical simulations, precisions of both procedures have been analyzed, which show that both of them perform reasonably. However, the MCMC procedure outperforms the heuristic approach. This thesis also compares the proposed model with other existing models examining the goodness-of-fit of some statistical properties of real workload traces. Finally this work suggests a probabilistic resource provisioning approach based on a Large Deviation Principle (LDP). LDP statistically characterizes the buzz effects that causeextreme workload volatility. This analysis exploits the information obtained using the LDP of the VoD system for defining resource management policies. These policies may be of some interest to all stakeholders in the emerging context of cloud networking.

Le continuel développement des outils statistiques permet aujourd’hui la modélisation de nombreux phénomènes, toujours plus complexes. En combinant l’approche offerte par des modèles statistiques spécifiques, dit "multiniveaux", et leurs applications à différentes problématiques médicales, cette thèse s’inscrit à la croisée de divers domaines : celui des statistiques, de par la méthodologie sur laquelle reposent les résultats ; mais aussi, celui de l’économie de la santé et de la santé publique en général, au travers des applications présentées.La première partie de cette thèse s’intéresse aux aspects théoriques, et plus particulièrement à l’évolution des méthodologies, du modèle de régression linéaire simple aux modèles multiniveaux pour des liens non nécessairement linéaires. Le déroulé historique de la modélisation mais également les hypothèses, le principe, la stratégie d'analyse et enfin les limites y sont abordés.La seconde partie s’articule autour de deux applications multiniveaux distinctes. La première concerne les déterminants de l'observance et des interruptions de traitement, chez les personnes infectées par le virus du VIH/Sida suivant un traitement par antirétroviraux, dans le contexte du Cameroun. La seconde, quant à elle, s'intéresse au recours aux soins dentaires chez les personnes âgées de 60 ans et plus et vivant en domicile ordinaire. Ces deux applications sont comparables dans leurs méthodologies puisqu’il s’agit de déterminer les comportements étudiés par des variables individuelles habituellement retenues, mais aussi des variables de "contexte" (caractéristiques de l’offre de soins).La troisième partie est consacrée aux applications sur le panel de médecins généralistes et traite deux études autonomes. La première expose les réticences des médecins, et le rôle de leurs aprioris, face aux Recommandations de Bonnes Pratiques (RBP). Elle nous permet de déboucher sur quelques pistes pour améliorer l’usage des RBP en médecine de ville. La seconde analyse la similarité – ou parfois la dissimilarité – entre le cycle d’activité des médecins généralistes et la saisonnalité des épidémies, dans le but d’identifier les facteurs favorisant l’ajustement des médecins généralistes aux variations saisonnières des besoins des patients. Cette étude pourrait permettre, notamment, d’anticiper et de mieux gérer des situations de crise sanitaire, avec l’appui effectif de la médecine de ville. / The continual development of statistical tools allows the modelling of numerous phenomena, including the complex ones. Using a set of statistical techniques and applications, based on the so-called “multilevel” modelling, this thesis deals with different aspects related to the statistical methodology and applications as per health economics and public health.The first part reconsiders the evolution of methodology, starting from the simple linear regression techniques to the more complex multilevel modelling as applied to both the linear and non-linear relations. It addresses issues related to the historical development, the hypotheses, the strategy of analysis, and the scope of applications. The second part presents two distinct multilevel studies. The first concerns the determinants of observance and interruptions of treatment for persons infected by the HIV/AIDS and treated with antiretroviral in Cameroon. The second one focuses on the use of dental services for the elderly. The two studies are methodologically comparable in that, besides integrating the usually retained individual variables, the analyses examine health seeking behaviours, particularly, the utilisation of health care services, while accounting for contextual determinants such as the characteristics of health supply (clinic, department or region).The third part is dedicated to the applications on GPs' panel and contains two different studies. The first one explains the GPs’ behaviours and the role of their aprioris vis-à-vis Clinical Practice Guidelines (CPG), and suggests solutions to overcome their negative attitudes. The second study analyses the similarity – sometimes the differences – between the cycle of GPs’ activity and the seasonality of epidemics with the aim of better understanding determinants favouring the adjustment of the GP in the seasonal variations of the patients needs. This study helps anticipate and manage situations of sanitary crisis, with the effective support of general practitioners.

Le travail présenté dans ce manuscrit traite des mécanismes d'émergence des maladies infectieuses. Une première partie du texte est consacrée à la réflexion menée sur ces processus, et à leurs conséquences pour la gestion des maladies. Dans une deuxième partie nous exposons les travaux de modélisation réalisés ; l’objectif est de tester si des changements dans l'expression d'une infection peuvent être expliqués par la dynamique de circulation de l'agent infectieux dans la population hôte, à travers la protection de groupe. Nous montrons que l'apparition de la maladie de Carré chez les lions du Serengeti peut être due à une perte d’immunité de groupe suite à l’extinction du virus. Nous étudions ensuite les conséquences sur le patron épidémique d'une protection partiellement croisée entre souches. Enfin, nous intégrons à cette problématique la structure spatiale de la population hôte, pour expliquer des observations faites sur les systèmes lagomorphes/lagovirus en France. / The study presented here aims to suggest and to test several mechanisms to explain how infectious diseases impact could increase, in relation to microparasite circulation and loss of herd protection. We first introduce the main characteristics of host/microparasite interaction and display some knowledge about emerging infectious diseases, and their consequences for diseases control. Stochastic modelling is then used to study epidemic patterns under several hypotheses and for different host/parasite systems: i) we explain canine distemper emergence in Serengeti lions through a break in virus circulation and the resulting loss of herd immunity; ii) we study the consequences of partial crossprotection induced in hosts by different strains in a small homogeneous host population; and iii) we extend this study to spatially structured host populations to explain data observed in lagomorphs/lagoviruses in France.