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In large and complex systems, failures can have dramatic consequences, such as black-outs, pandemics or the loss of entire classes of an ecosystem. Nevertheless, it is a centuries-old intuition that by using networks to capture the core of the complexity of such systems, one might understand in which part of a system a phenomenon originates. I investigate this intuition using spectral methods to decouple the dynamics of complex systems near stationary states into independent dynamical modes. In this description, phenomena are tied to a specific part of a system through localized eigenvectors which have large amplitudes only on a few nodes of the system's network. Studying the occurrence of localized eigenvectors, I find that such localization occurs exactly for a few small network structures, and approximately for the dynamical modes associated with the most prominent failures in complex systems. My findings confirm that understanding the functioning of complex systems generally requires to treat them as complex entities, rather than collections of interwoven small parts. Exceptions to this are only few structures carrying exact localization, whose functioning is tied to the meso-scale, between the size of individual elements and the size of the global network. However, while understanding the functioning of a complex system is hampered by the necessary global analysis, the prominent failures, due to their localization, allow an understanding on a manageable local scale. Intriguingly, food webs might exploit this localization of failures to stabilize by causing the break-off of small problematic parts, whereas typical attempts to optimize technological systems for stability lead to delocalization and large-scale failures. Thus, this thesis provides insights into the interplay of complexity and localization, which is paramount to ascertain the functioning of the ever-growing networks on which we humans depend.

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Nous capturons la décision de contribuer volontairement au bien public en groupe restreint et important, en nous basant sur un classique de l’économie expérimentale. Contrairement aux prévisions, la décision dépend négativement du rendement du bien public en groupe important. Les joueurs percevraient l’enjeu comme faible. La décision dépend positivement, mais trop fragilement, du nombre de bénéficiaires du bien public en groupe restreint et n’en dépend pas en groupe important. La décision dépend toujours négativement de l’avancement du jeu, mais sans convergence vers la stratégie dominante. Le mode de calcul de la rémunération aurait une incidence. La réciprocité et l’aversion à l’iniquité sont toujours absentes. Cela serait lié au fait que les joueurs ne sont pas représentatifs de la population. Dans le sens des prévisions, deux propriétés de l’investissement public se dégagent et concordent avec les décisions observées dans la vie courante. La décision dépend positivement du rendement public en groupe restreint, dans la logique de cet incitatif à contribuer. L’altruisme est présent sous forme de traces en groupe restreint et disparaît en groupe important, désavantagé par la dilution du don. L’éclat chaleureux du don voit sa présence s’accroître en groupe important, favorisé par le changement de nature du don. Nous modélisons ces résultats en nous basant sur l’équilibre Logit. Il s’agit de fonctions de réponse perturbées comprenant différents composants. Les propriétés de ces fonctions rencontrent adéquatement la prise de décision et ont l’avantage de ne pas représenter certains errements empiriques. / We capture decision-making to voluntarily contribute to public good in small and large group, based on a Classic in experimental economics. Contrary to forecasts, decision-making is negatively correlated with Marginal Per Capita Return to investing in the public group in large group. Subjects appear to view the issue as weak. Decision-making is positively correlated, but too weakly, with number of subjects in small group and is not correlated in large group. Decision-making is always negatively correlated with game process, but without convergence to the dominant strategy. The method used in calculating compensation can have an impact. Reciprocity and aversion to inequity are always missing. This can be linked to the fact that subjects are not representative of the true population. In line with forecasts, two properties of public investment emerge and are consistent with decision-making of everyday life. Decision-making is negatively correlated with Marginal per Capita Return in small group, following logic of this incentive to contribute. There are signs of altruism in small group disappearing in larger group, disadvantaged by dilution of Giving. Presence of Warm-Glow Giving increases in large group, supported by changing nature of Giving. We model these results using the Logit equilibrium. It is noisy response functions including different components. Function’s properties properly meet decision-making and have advantage of not modeling some empirical contradictions.

La grande vitesse ferroviaire, destinée à réduire les distances-temps entre les grandes métropoles françaises et européennes, conduit à inscrire les espaces intermédiaires dans une situation peu favorable. Fortement polarisé par les grands foyers urbains qui l’encadrent, ce type d’espace est généralement réduit à son unique statut d’aire de transit. Pourtant, la branche Est, premier tronçon du projet de LGV Rhin-Rhône, de par sa dimension régionale, constitue le facteur d’émergence d’un processus de territorialisation de l’aire Rhin-Rhône. Ainsi, l’arrivée de la grande vitesse ferroviaire est à l’origine de la création d’un réseau de villes qui s’étend de Dijon à Bâle. Pour répondre à cette problématique territoriale, l’analyse fine des configurations spatiales, enrichie par l’approche des représentations, permet de voir dans quelle mesure l’aire Rhin-Rhône est, à l’heure actuelle, dépourvue d’une dimension territoriale. Ensuite, l’entrée par les configurations des réseaux de transport et les pratiques de mobilité permettent de voir comment le projet de LGV Rhin-Rhône s’insère au sein de l’aire d’étude. Enfin, les trois formes d’appropriation choisies : les jeux d’acteurs dans la définition du tracé, les projets de valorisation et les stratégies de promotion territoriale associées à la nouvelle offre ferroviaire, visent à montrer comment les perceptions des gains d’accessibilité par les acteurs locaux peuvent conduire à inscrire l’aire Rhin-Rhône dans un processus de territorialisation. Cette recherche met en évidence la difficile adaptation de la grande vitesse ferroviaire à la desserte des espaces intermédiaires. La localisation des nouvelles gares TGV en périphérie des agglomérations franc-comtoises et la construction de deux contournements ferroviaires aux extrémités de la LGV, constituent des freins au développement de la grande vitesse régionale, condition pourtant nécessaire au fonctionnement territorial de l’aire Rhin-Rhône. En plus d’être un facteur du renforcement de la situation intermédiaire de l’aire Rhin-Rhône, la branche Est exacerbe les concurrences et rivalités entre territoires. En témoigne la redondance des projets de valorisation destinés à accueillir des activités tertiaires, les agglomérations, séparées seulement d’une centaine de kilomètres, adoptant des stratégies similaires. Si l’analyse de l’insertion de la branche Est au sein de l’aire Rhin-Rhône souligne la rigidité du modèle français à grande vitesse, ce cas d’étude fournit des pistes de réflexion sur l’élaboration des futurs projets de LGV, dont la réalisation sera étroitement dépendante du soutien financier des collectivités territoriales. / High-speed rail, destined to reduce the times-distances between major French and European cities, tends to push intermediary spaces into a rather unfavorable situation. Strongly polarized by the large urban centers that surround them, these intermediary areas are usually reduced to their sole status of transit areas. However, the Eastern tract, the first section of the LGV Rhine-Rhône project, through its regional dimension, constitutes a factor in the emergence of a territorialization process of the Rhine-Rhone area. Thus, the arrival of high speed rail is responsible for the creation of a network of cities that extends from Dijon to Basel.To address this territorial issue, a detailed analysis of spatial patterns, enriched by a representative approach, allows one to realize how devoid of any territorial dimension the Rhine-Rhône area currently is. A subsequent focus on the configurations of the transportation networks and on human-mobility practices shows how the proposed Rhine-Rhône LGV fits into the study area. Finally, the three forms of appropriation strategies selected; the stakeholders’ interactions in the project delineation, the development projects and the territorial promotion strategies associated to the new rail service, are aimed at showing how perceptions of accessibility gains by local stakeholders can lead to the inclusion of the Rhine-Rhone area into a process of territorialization.This research highlights the difficult adaptation of high-speed rail to the service of intermediary spaces. The location of new TGV stations on the outskirts of Franche-Comté cities and the construction of two railway bypasses at the ends of the LGV, constitute hurdles to the development of a regional high speed network, itself a necessary pre-condition to a territorial operation of the Rhine-Rhône area. In addition to being a factor in the cementing of the intermediary situation of the Rhine-Rhône area, the Eastern tract exacerbates territorial competition and rivalry. This is further shown by the redundancy of development projects designed to accommodate tertiary activities, whereby cities, separated by a mere hundred kilometers, adopt similar strategies. While the analysis of the insertion of the Eastern tract into the Rhine-Rhone area emphasizes the rigidity of the French high-speed model, this case study provides food for thought on the development of future LGV projects, whose implementation will be closely dependent upon the financial support of local authorities.