L’origine de la variabilité phénotypique est un sujet très débattu depuis les théories de Lamarck et Darwin. Dans la vision contemporaine de l’évolution adaptative, il est communément admis que la seule source héritable de variabilité phénotypique soit d’origine génétique. Le phénotype est alors le produit du génotype sous l’influence de l’environnement. La mutation aléatoire des séquences d’ADN permet de générer de nouveaux variants phénotypiques qui sont alors soumis à la sélection naturelle. Traditionnellement, il est considéré que les caractères acquis par un individu durant sa vie, en réponse à l’environnement, ne sont pas héritables et ne jouent aucun rôle évolutif. Pourtant, il y a presque un siècle, un biologiste allemand du nom de Victor Jollos a mis en évidence que certains phénotypes peuvent être induits par des conditions environnementales particulières et persister durant quelques générations en l’absence du stimulus initial avant de disparaître progressivement. Il nomma ce phénomène Dauermodifikations, littéralement « modifications de longue durée ». Ses conclusions allaient à contre-courant des conceptions évolutives de son temps, et ont été considérées comme des artéfacts expérimentaux. Toutefois, nous sommes maintenant conscient qu’outre le code génétique, il existe également un autre mécanisme permettant une réponse héritable et pourtant flexible en réponse aux fluctuations environnementales : le code épigénétique. Au cours de cette thèse, j’ai essayé de mieux caractériser le rôle des mécanismes épigénétiques, plus précisément ceux impliques dans la structure chromatinienne, chez deux organismes présentant des Dauermodifikations : le corail tropical Pocillopora damicornis et le parasite humain Schistosoma mansoni. Les deux objectifs principaux de cette étude sont de déterminer (I) de quelle manière l’environnement influence la structure chromatinienne (ciblée ou aléatoire) et (II) dans quelle mesure ces changements sont-ils héritables (mitotiquement ou méïotiquement).Nos résultats ont permis de mieux caractériser les épigénomes des deux organismes étudiés. Nous avons décrit la structure chromatinienne de S. mansoni au travers de la distribution de six modifications d’histones, sur deux stades développementaux. Par ailleurs, nous avons montré chez S. mansoni trois types de changements de la structure chromatinienne : (I) ciblés en réponse à l’environnement, (II) associés au génotype et (III) aléatoires. Seuls les types II et III sont héritables d’un stade développemental du parasite à un autre. Nos travaux sur P. damicornis ont permis de remarquer une structure chromatinienne inhabituelle et d’offrir une première description d’un méthylome de corail. / The origin of phenotypic variability has been much debated since the establishment of Lamarck’s and Darwins theories of evolution. It is commonly accepted in the contemporary vision of adaptive evolution that the only source of heritable phenotypic variability is genetic. Here, phenotypes are the product of the genotypes under the influence of the environment. Random DNA mutations generate novel phenotypes, which are then subjected to natural selection. Traditionally, it is considered that acquired characters are not heritable and have no impact on evolution. Yet almost a century ago, a German biologist named Victor Jollos revealed that some phenotypes could be produced in particular environmental conditions and could persist for a few generations in the absence of the original stimulus, before disappearing gradually. He named this phenomenon Dauermodifikations, literally “long term changes”. His conclusions were going against evolutionary conceptions of his time, and were considered experimental artefacts. However, we are now aware that, in addition to the genetic code, there is also another heritable, and yet flexible, mechanism responding to environmental fluctuations: the epigenetic code. In this thesis, I attempted to characterize the role of epigenetic mechanisms, and more specifically modifications of the chromatin structure, in two organisms with Dauermodifikations: the tropical coral Pocillopora damicornis and the human parasite Schistosoma mansoni. The two main objectives of this study were (I) to determine how the environment influences the chromatin structure (in a targeted or random fashion) and (II) to what extent these changes are heritable (through mitosis or meiosis).My results provide a better knowledge of the epigenome of the two organisms we studied. We have described the chromatin structure of S. mansoni through the distribution of six histones modifications, in two developmental stages. Furthermore, we have shown three types of changes in chromatin structure of S. mansoni: (I) targeted in response to environmental changes, (II) genotype associated, and (III) random. Only types II and III are inherited to the next developmental stages of the parasite. Our work on P. damicornis delivers evidence for an unusual chromatin structure in this organism and to provide the first description of a coral methylome

Les systèmes d’élevage répondant aux principes de l’agroécologie doivent pouvoir s’adapter aux variations de leur environnement, en particulier parce qu’ils sont pensés pour maximiser l’utilisation des ressources locales et minimiser l’utilisation d’intrants. La composante animale des systèmes d’élevage peut dans ce contexte représenter un levier d’adaptation aux perturbations de l’environnement et contribuer à la pérennité des systèmes. Ainsi, produire des connaissances qui permettront de sélectionner des animaux robustes c’est-à-dire capables de se maintenir et de maintenir leurs performances dans un environnement changeant est actuellement un objectif prioritaire de la recherche en zootechnie. Peu de méthodes d’évaluation scientifique de la robustesse des animaux d’élevage ont été développées, et la seule méthode opérationnelle à ce jour, basée sur l’étude statique d’une seule fonction (l’approche norme de réaction) est remise en question. L’objectif de cette thèse est de proposer un cadre d’évaluation opérationnel de la robustesse, c’est-à-dire utilisable en élevage. Dans ce but, nous nous sommes focalisés sur le modèle vache laitière et avons mené deux démarches complémentaires, l’une basée sur l’analyse de données issues de fermes expérimentales de l’INRA et visant à évaluer les aptitudes biologiques des vaches à gérer les compromis (trade-offs) entre fonctions biologiques (lactation, reproduction et survie) en environnement stable puis perturbé. La seconde démarche est basée sur des enquêtes auprès d’éleveurs laitiers en vue de caractériser les stratégies de conduite (objectifs et seuils de performances) qui relèvent de la recherche d’adéquation animal-système et contribue à la robustesse des animaux. Enfin un travail de synthèse a permis d’intégrer les contributions respectives des deux approches dans la conception du cadre d’évaluation de la robustesse, ceci afin qu’il puisse être manipulable par l’ensemble des acteurs de la recherche, du terrain et du développement. Ce cadre opérationnel propose que la robustesse des vaches laitières soit évaluée en confrontant les aptitudes biologiques des animaux exprimées dans un environnement donné, aux stratégies de conduite des éleveurs. Pour ce faire, il convient 1/ de caractériser les trajectoires productives des vaches laitières sur la base de l’expression des compromis entre fonctions biologiques en situation stable et perturbée, 2/ de les confronter aux objectifs et les seuils de performances des éleveurs, 3/ d’analyser l’adéquation entre les profils de performances exprimés par l’animal et les profils de priorisation des performances des éleveurs, 4/ de prendre en compte les complémentarités entre animaux pour passer au niveau troupeau. Des indicateurs de fitness des animaux (longévité, nombre de descendants dans le troupeau) permettent de valider cette analyse. / Agroecological livestock farming systems have to be able to adapt to environmental variability because they are designed to maximize the use of local resources and minimize the use of inputs. The animal component of livestock farming systems could represent a lever to adapt to environmental disturbances and contribute to systems durability. Thus, producing scientific knowledge allowing the selection of robust animals, able to maintain and maintain their performances in a fluctuating environment is one main stake for farming system research. Few methods have been developed to assess robustness in farm animals, and the only operational measurement (reaction norm) that relies only on the analysis of one function at a given time is currently turned into question. This thesis objective is to propose an operational assessment framework of robustness, that is to say, usable on the field. To that end, we focused on the dairy cow model and carried two complementary approaches, one based on the analysis of data collected from INRA experimental units, aiming at assessing biological aptitudes of dairy cows to manage trade-offs between function (lactation, reproduction and survival) in stable and disturbed environments. The second approach is based on data collected during interviews with dairy farmers in order to characterize their management strategies (objectives and performance thresholds) associated with the search of the animal-system balance contributing to animals’ robustness. Finally, a synthesis integrated the respective inputs of the two approaches in the assessment framework of robustness, in order to make it usable by actors from research, farms and development. This operational framework suggests that robustness of dairy cows should be assessed by comparing biological aptitudes of the animals expressed in a given environment, with the management strategies of farmers. It requires, 1/ to characterized productive trajectories of dairy cows including trade-offs between function in stable and disturbed environment, 2/ to compare them with performance objective and thresholds of farmers, 3/ to analyze the balance between the performances profiles expressed by the animal and the profiles of performances prioritization of farmers, 4/ account for complementarities between animals to step up to the herd level. Animals’ fitness indicators (longevity, number of descendants) are used to validate the analysis

On constate une forte augmentation de l’intérêt porté sur l’utilisation des technologies vidéo 3D pour des besoins commerciaux, notamment par l’application de l’holographie, pour fournir des images réalistes, qui semblent vivantes. Surtout, pour sa capacité à reconstruire tous les parallaxes nécessaires, afin de permettre de réaliser une vision véritablement immersive qui peut être observée par quiconque (humains, machine ou animal). Malheureusement la grande quantité d'information contenue dans un hologramme le rend inapte à être transmis en temps réel sur les réseaux existants. Cette thèse présente des techniques afin de réduire efficacement la taille de l'hologramme par l'élagage de portions de l'hologramme en fonction de la position de l'observateur. Un grand nombre d'informations contenues dans l'hologramme n'est pas utilisé si le nombre d'observateurs d'une scène immersive est limité. Sous cette hypothèse, éléments de l'hologramme peuvent être décomposés pour que seules les parties requises sensibles au phénomène de diffraction vers un point d'observation particulier soient conservés. Les reconstructions de ces hologrammes élagués peuvent être propagées numériquement ou optiquement. On utilise la transformation en ondelettes pour capter les informations de fréquences localisées depuis l'hologramme. La sélection des ondelettes est basée sur des capacités de localisation en espace et en fréquence. Par exemple, les ondelettes de Gabor et Morlet possèdent une bonne localisation dans l'espace et la fréquence. Ce sont des bons candidats pour la reconstruction des hologrammes suivant la position de l'observateur. Pour cette raison les ondelettes de Shannon sont également utilisées. De plus l'application en fonction du domaine de fréquence des ondelettes de Shannon est présentée pour fournir des calculs rapides de l'élagage en temps réel et de la reconstruction. / With the increased interest in 3D video technologies for commercial purposes, there is renewed interest in holography for providing true, life-like images. Mainly for the hologram's capability to reconstruct all the parallaxes that are needed for a truly immersive views that can be observed by anyone (human, machine or animal). But the large amount of information that is contained in a hologram make it quite unsuitable to be transmitted over existing networks in real-time. In this thesis we present techniques to effectively reduce the size of the hologram by pruning portions of the hologram based on the position of the observer. A large amount of information contained in the hologram is not used if the number of observers of an immersive scene is limited. Under this assumption, parts of the hologram can be pruned out and only the requisite parts that can cause diffraction at an observer point can be retained. For reconstructions these pruned holograms can be propagated numerically or optically. Wavelet transforms are employed to capture the localized frequency information from the hologram. The selection of the wavelets is based on the localization capabilities in the space and frequency domains. Gabor and Morlet wavelets possess good localization in space and frequency and form good candidates for the view based reconstruction system. Shannon wavelets are also employed for this cause and the frequency domain based application using the Shannon wavelet is shown to provide fast calculations for real-time pruning and reconstruction.

La porosité d'une plaque composite carbone / époxy de type RTM est connue par tomographie X. Une méthode de détermination de cette porosité par mesure de l'atténuation des ondes longitudinales à travers l'épaisseur de cette plaque est proposée. Ces mesures sont effectuées sur des surfaces de dimensions variables (quelques cm2 à quelques mm2) et permettent l’obtention de cartographies. Une correspondance porosité (tomo X) – atténuation (onde US) est déduite et analysée en fonction de la structure du matériau composite. Dans chaque cas, on estime la qualité des relations obtenues et on en déduit les limites de validité de la correspondance porosité-atténuation. Des premiers résultats de tomographie acoustiques sont obtenus. / The porosity of a composite plate in carbon / epoxy of type RTM is known by used of tomography X. A method of determination of this porosity by measure of the mitigation of the longitudinal waves through the thickness of this kind of plate is proposed. These measures are made on surfaces of different sizes (from some cm2 to some mm2) and allow the obtaining of cartographies. A correspondence porosity (tomo X) - Mitigation (US wave) is deducted and analyzed according to the structure of the composite material. In every case, we estimate the quality of the obtained relations and we deduct the limits of validity of the correspondence between porosity and mitigation. First results of acoustic tomography are obtained.

La prochaine génération de télescopes spatiaux devra repousser les limites des technologies actuelles afin d’accroitre les performances techniques et opérationnelles. Dans le cas d’observations difficiles, l'utilisation de plus grandes ouvertures des miroirs primaires est essentielle pour obtenir la résolution optique et la sensibilité requises. Toutefois, les grandes ouvertures primaires induisent un certain nombre de défis techniques tels que la masse, le volume et la raideur du miroir. La masse et le volume doivent rester acceptables par rapport au lanceur et la raideur du miroir, qui diminue avec l’augmentation du diamètre du miroir, doit être suffisante afin que les performances ne soient pas altérées par les déformations statiques et dynamiques. Pour surmonter ces limitations, des configurations de miroirs déformables comportant des éléments de contrôle actifs sont étudiées pour les futurs télescopes spatiaux. Les actionneurs piézoélectriques, qui répondent aux exigences de puissance massique et de bande passante, peuvent être utilisés comme éléments de contrôle actifs intégrés dans la structure de miroir. Toutefois, ces actionneurs montrent en fonctionnement en boucle ouverte des comportements non linéaires indésirables, comme le fluage et l'hystérésis, qui peuvent conduire à des inexactitudes indésirables et limiter les performances des systèmes. Par conséquent, pour les miroirs déformables activés par des actionneurs piézoélectriques, la compensation des non linéarités dans les actionneurs piézoélectriques est indispensable.La conception d’un miroir léger, compact et déformable à raideur adéquate est un défi très important pour les télescopes spatiaux mais n'est pas abordée dans cette thèse. Cette thèse porte sur le contrôle de surfaces de miroirs déformables actionnés par des actionneurs piézoélectriques et en particulier sur la compensation du fluage et de l'hystérésis dans les actionneurs piézoélectriques. La technologie de miroir actif étudié (avec des pieds activés, type miroir fakir) requiert un grand nombre d’actionneurs afin de tenir les exigences en termes de planéité de surface et ne permet pas un contrôle en boucle fermée de chaque actionneur (ce type de contrôle est trop exigeant en nombre de capteurs). La compensation du fluage et de l’hystérésis est donc réalisée en boucle ouverte et s’appuie sur des modèles précis des non linéarités à compenser et sur l’implémentation de modèles inverses. Un support d’étude expérimental a été élaboré au cours de la thèse afin de valider les études théoriques par des résultats expérimentaux. Il représente une partie d’un miroir de grande taille et consiste en une plaque de verre circulaire de diamètre 300mm dont la surface peut être actionnée par 7 actionneurs piézoélectriques annulaires.Les premières chapitres de la thèse concernent l’étude de la compensation en boucle ouverte du fluage et de l’hystérésis dans un seul actionneur qui est alors considéré comme un système SISO (single input – single output). Dans le dernier chapitre de la thèse, le fluage et de l’hystérésis sont compensés dans 3 actionneurs simultanément, ceux-ci formant un système MIMO (multi input – multi output). Les apports de la thèse concernent le développement de nouveaux modèles directs et inverses de fluage et d’hystérésis qui ont été validés par des expérimentations réalisées dans un contexte difficile de par la faible étendue des amplitudes de déplacement ( de l’ordre du micromètre). / The next generation of space-based observation systems will make use of larger primary mirrors to achieve higher image resolution. Large primary mirrors lead to the increase of structural flexibility and are more susceptible to distortions. Thus maintaining optical tolerances across the mirror surface becomes increasingly difficult. The techniques of active shape control may be required for spatial mirror surfaces in future space observation systems. Piezoelectric actuators are often studied as embedded elements for the active control of mirror structures due to their excellent properties. However, unwanted nonlinear effects in piezoelectric actuators, i.e., hysteresis and creep, severely limit the service performance. This thesis aims at developing openloopcontrol laws to compensate hysteresis and creep effects in piezoelectric actuators. The studies led during this thesis are applied to the shape control of spatial mirror surfaces. An experimental setup with a small-scale mirror test structure involving multiple piezoelectric actuators is first developed and is used as support for all the measurements conducted during this thesis. Then the open-loop control methodologies of creep compensation, hysteresis compensation, and simultaneous compensation of both the nonlinear effects in a single piezoelectric actuator are respectively developed. To compensate creep, a nonlinear viscoelastic model is used to portray creep, and a new inverse model of creep based on the concept of “voltage relaxation” is proposedRegarding the hysteresis compensation, the classical Preisach model is modified by adding a derivative term in parallel to describe hysteresis more accurately with relatively few measurements, and the new inverse model is constructed in the similar way. For the simultaneous compensation of the two nonlinear effects, the hysteresis is first compensated and then, the creepof the hysteresis-compensated piezoelectric actuator is attenuated by open-loop control. The methodology is first developed for a single actuator. Finally, the shape control of a mirror surface with several piezoelectric actuators is achieved by actuating the points on the mirror surface in such a way as to reach the required displacements. The mirror test structure involving multiplepiezoelectric actuators compensated in hysteresis and creep is considered as a linear system on which the superposition principle can be applied. The influence coefficients characterizing the coupling effect between the piezoelectric actuators are determined by measurements. The influence coefficient matrix is first constructed using the superposition principle, and is then inverted. By insertion of the inverse matrix in cascade with multiple piezoelectric actuators with hysteresis and creep compensation, a feed-forward control approach to actuate the multiple interesting points of the mirror surface is developed. A number of experimental results demonstrate that the developed control methodologies are effective and feasible in practice.

Les structures assemblées par points de soudure doivent satisfaire à un grand nombre de critères de performance, portant entre autres sur des aspects statiques, dynamiques, acoustiques, ou crash, qui sont fortement influencés par le nombre et la position des points de soudure. De plus, certains d’entre eux peuvent être défaillants en sortie de ligne d’assemblage ou le devenir au cours de la vie du véhicule, ce qui induit des dispersions des performances. Le challenge est donc de déterminer, dans un temps d’analyse raisonnable, le nombre et la répartition optimale des points de soudure permettant la vérification des objectifs de performance tout en garantissant le meilleur compromis entre le coût de fabrication et la robustesse des performances. Une procédure adaptative est proposée, permettant à chaque itération d’ajouter et de supprimer des points de soudure, afin d’obtenir une conception robuste. Une procédure itérative de robustesse info-gap est également présentée, afin d’analyser l’impact de la perte des points de soudure les plus influents. On définit ainsi une procédure de contrôle qualité, portant sur un petit nombre de points de soudure, permettant de garantir l’homogénéité des performances des structures fabriquées en série. Toutes les méthodologies sont validées sur une caisse en blanc de véhicule industriel.En pratique, la conception doit satisfaire plusieurs critères antagonistes. La procédure adaptative est donc étendue à l’optimisation multi-objectifs, afin d’obtenir le meilleur compromis possible en fonction des critères considérés. Une illustration portant sur l’optimisation dynamique et vibro-acoustique d’une cavité passager est finalement mené / Spot welded structures must satisfy a large variety of performance characteristics including static, noise, vibration and harshness and crash, which are strongly influenced by the numbers and positions of the spot welds. Moreover, some spot welds may be missing when structures leave the assembly line or break during lifetime of vehicle, inducing large variations in the performance characteristics. The challenge is to find the best locations and number of spot welds to achieve the performance goals while taking into account the trade-offs between manufacturing cost and robust to uncertainty in reasonable time frame. An adaptive optimization procedure is proposed, which iteratively adds and removes spot welds to obtain the robust design efficiently. An iterative procedure is also proposed to obtain the info-gap robustness curve, which allows analyzing the impact of the loss of the most influential spot welds on performance. This leads to define a quality control procedure for a small number of spot welds to guarantee the performance of a population of nominally identical structures within acceptable limits. All the methodologies are validated on a full industrial body-in-white of a vehicle.In practice, the design must satisfy several stringent and conflicting objectives simultaneously. Thus, we extend the adaptive procedure to handle multi-objective problems using the weight-sum approach reflecting the importance given to individual spot welds to obtain efficient solutions in the objective space. Finally, we propose a strategy to optimize the vibro-acoustic behavior of the passenger cabin of a vehicle by designing the numbers and positions of the spot welds.

La préhension modifiée après tétraplégie repose sur la ténodèse. Ses caractéristiques cinématiques sont : un transport poignet fléchi, étendant les doigts puis une saisie poignet étendu, fléchissant les doigts et produisant les prises palmaires et latérales passives. Les deux phases de la préhension sont réalisées successivement après tétraplégie contrairement au maintien du couplage des deux phases du sujet sain. Les caractéristiques cinématiques des autres mouvements du membre supérieur en chaîne cinétique ouverte sont la conservation des invariants de précision et d'économie pour la programmation des gestes malgré la réduction du nombre de degrés disponibles après tétraplégie mais au détriment d'une réduction de la vitesse d'exécution. Le temps de mouvement augmente probablement pour maintenir la précision finale ou consécutivement au déficit moteur. L'extension du coude sans triceps repose sur l'augmentation des mouvements des articulations proximales de l'épaule. Cependant cette compensation est incomplète comme l'atteste la réduction de l'espace de capture supérieur où le déficit moteur des muscles agonistes, synergiques stabilisateurs de la scapulothoracique et du coude mais également la raideur et les douleurs de l'épaule sont impliqués. L'imagerie motrice (i) améliore la préhension par ténodèse, (ii) conduit une plasticité d'adaptation, (iii) améliore qualité et structure temporelle de l'imagerie. Ainsi, la préhension gagne en reproductibilité avec une réduction de la variabilité du temps de mouvement. L'extension du poignet augmente lors de la saisie attestant le renforcement du mécanisme de compensation par ténodèse pour réaliser les prises. L'imagerie motrice favorise une plasticité cérébrale adaptative avec réduction des activations des cortex prémoteur et moteur primaire anormalement augmentées après tétraplégie. Enfin, les hauts scores de vivacité sont associés à une imagerie ralentie révélant un contrôle de la qualité de la représentation mentale au détriment de sa structure temporelle. Après imagerie, la qualité de la reconstruction mentale se renforce et la structure temporelle s'améliore / Tetraplegia alters active prehension which relies on tenodesis. Its kinematic characteristics are flexion of the wrist during transport and extension of the wrist during grasping eliciting lateral and palmar grips. Transport and grasping are two consecutive movements as opposed to healthy reach-to-grasp where transport and grasping are coupled. Others open chain upper limb movements showed that despite the degrees of freedom reduction, the central nervous system still plan movements using kinematic invariants like endmovements accuracy and movement economy but at the cost of velocity that decrease. The increase of movement time can be due to the requierement of endmovement accuracy, motor deficit like inability to generate cocontraction at the elbow level being due to triceps paralysis. Despite triceps brachii paralysis, shoulder movements trigger elbow extension. However, this compensation is incomplete as shown by the decrease of superior maximal reaching. This could be due to the deficit of agonist muscles along with proximal and distal synergic stabilizer, shoulder range of motion decrease and shoulder pain. Motor imagery results in (i) prehension improvement attesting that the compensation is strengthened (ii) cortical adaptive plasticity (iii) increase in quality and temporal structure of mental reconstruction. Thereby, consistency of prehension increases as shown by the reduction of movement time variability. Wrist extension increased during grasping attesting a strengthening of tenodesis compensatory mechanism to produce grips. Motor imagery elicited adaptive brain plasticity with reduction of premotor and primary motor cortex activations that are abnormally increased after tetraplegia. Finally, motor imagery control is based on movement quality to the detriment of temporal structure. In response to motor imagery, movement quality is further enhanced and temporal structure is improved. Thereby, prehension is improved in response to motor imagery. Thus, corrective and adaptive plasticity could be promoted

L’imagerie à très haute dynamique s’applique à de nombreux domaines de recherche en astronomie et astrophysique. Cette problématique observationnelle est abordée sur plusieurs fronts par de nombreuses techniques complémentaires : coronographie, interferométrie, optique adaptative, controle de front d’onde et discrimination des speckles. La combinaison de celles ci permet d’atteindre un haut contraste avec pour ultime objectif l’imagerie d’exoplanètes et l’étude de l’environnement stellaire. Le travail présenté dans ce manuscrit se focalise sur la coronographie et plus particulièrement sur l’optimisation active du procedé d’occultation en fonction du contexte observationnel.La première partie de cette recherche traite de l’observation d’objets résolus par le développement d’un masque focal de Lyot de diamètre variable. La deuxième partie s’applique à étendre le concept du masque focal adaptatif au masque de phase de type Roddier pour l’observation de l’environnement proche d’objets non résolus. L’utilisation des propriétés des cristaux liquides permet de réaliser un déphasage par rotation de polarisation et une modulation de transmission à l’extérieur du masque. Cette modulation permet un controle actif d’optimisation de l’interférence pour une adéquation du masque au contexte observationnel : longueur d’onde, morphologie d’image et défauts intrinsèques au masque, agitation atmosphérique. La dernière partie de ce manuscrit ébauche de nouvelles perspectives quant à la possibilité d’une imagerie à haut contraste. La modulation temporelle de phase transmise par un masque focal adaptatif est mise à profit par l’utilisation des méthodes de détection synchrone. / High contrast imaging of extra-solar planets and environments of bright astro- physical objects in general, such as stars, active galactic nuclei or objects of the Solar System is a challenging task. Different approaches are needed if the bright region to occult is optically resolved or not. We present the Adaptive Mask concept, observations on sky and numerical simulations show the usefulness of the proposed methods to optimize the efficiency of the coronagraphs for optically resolved or non resolved objects. Accessing small IWA is considered as an edge as it provides substantial scientific and technical advantages. One of the difficulties of accessing small IWA is that coronagraphs become very sensitive to low-order aberrations such as tip-tilt. Our original approach aims at integrating the small IWA capability and the mitigation of sensitivity to low-order aberrations within the coronagraph itself. Our concept is applicable to both low and high Strehl regimes, corresponding to current and next generation AO systems. The adaptive coronagraph can adapt dynamically, in quasi real time, to adjust to the observing conditions to deliver a stable and optimized contrast at the science image level. The mask adaptability both in size, phase and amplitude also compensates for manufacturing errors of the mask itself, and potentially for chromatic effects. The mask adaptability concept using a local phase modulation in the focal plane allows synchronous modulation for high dynamic range synchronous detection of a faint target immersed in a background. The coherence of the speckles with the central star is used to discriminate them from proper companions.

Les plantes, comme tous les êtres vivants, entretiennent un rapport double à leur environnement. L’environnement sélectionne quelles stratégies peuvent s’établir, et les stratégies ainsi sélectionnées façonnent en retour cet environnement. Cette boucle de rétroaction environnementale, lorsqu’elle est alimentée par une variabilité de formes, est le moteur de l’évolution, de l’assemblage des communautés et du développement écosystémique, et détermine en fin de compte les propriétés émergentes des écosystèmes.Les approches issues de l’écologie théorique reconnaissent depuis longtemps cette dualité, comme en témoignent les concepts de "niche de besoin" et "niche d’impact" au cœur de la théorie contemporaine de la niche. Similairement, les approches type « théorie des jeux » comme la dynamique adaptative reconnaissent le rôle central joué par la boucle de rétroaction environnementale en tant que moteur des dynamiques éco-évolutives.Dans cette thèse, j'unifie ces deux perspectives théoriques et les applique à des problèmes écologiques variés, dans le but de comprendre comment les interactions réciproques entre les plantes et leur environnement déterminent les traits adaptatifs des plantes et les propriétés émergentes des écosystèmes.Dans un premier temps, je propose un cadre mathématique général et rigoureux à la théorie contemporaine de la niche et la méthode graphique qui lui est associée. Après avoir étendu ce cadre à la prise en compte d’un continuum de stratégies en interaction à l’aide d’enveloppes géométriques, je montre comment appliquer la théorie contemporaine de la niche à deux perspectives, à savoir les dynamiques éco-évolutives et l’assemblage de communautés par remplacements successifs de stratégies.Dans un second temps, j’applique cette approche à l’étude de l’évolution des défenses des plantes contre les herbivores le long de gradients de nutriments, en considérant l’évolution des traits d’acquisition de la ressource, de tolérance et de résistance aux herbivores. Je montre que la prise en compte des transferts trophiques conduit à la sélection de stratégies compétitives mais sans défense dans les environnements pauvres, alors que ce sont toujours des stratégies défendues (résistantes, tolérantes, ou la coexistence des deux) qui dominent dans les environnements riches en nutriments. Mes résultats mettent en évidence le rôle central joué par la rétroaction plante-herbivores dans la détermination des patrons de défense des plantes.Dans un troisième temps, je montre comment la théorie contemporaine de la niche peut être étendue pour prendre en compte la facilitation. J’utilise ensuite cette approche pour montrer comment la colonisation d’un substrat nu par une communauté de plantes fixatrices d’azote couplée au recyclage des nutriments peut donner naissance à de la succession par facilitation. Contrairement aux modèles habituels de succession, je montre que la succession par facilitation donne lieu à un développement autogène de l’écosystème ainsi qu’un régime de bistabilité entre la végétation et le substrat nu en fin de succession. Enfin, je propose une nouvelle théorie de la succession basée sur les ratios de ressources.Pris dans leur ensemble, ces nouveaux développements démontrent que la théorie de la niche peut être adaptée à l’étude d’un large champ de situations écologiques, de la facilitation aux dynamiques éco-évolutives et à l’assemblage des communautés. Dans ce cadre conceptuel, mon approche basée sur les enveloppes s’avère être un outil efficace pour passer de l’échelle individuelle à l’échelle de l’écosystème, en assimilant le remplacement adaptatif d’espèces à une plasticité des propriétés écosystémiques. Cette approche permet alors de décrire l’émergence des boucles de régulation qui contrôlent le fonctionnement des écosystèmes, comme l’illustrent mes résultats le long de gradients de nutriments sur la transition entre régimes de succession ou encore l’émergence de culs-de-sac trophiques. / As living organisms, plants present a dual relationship with their biotic and abiotic environment. The environment selects plant strategies that can establish, and selected strategies in turn impact and shape the environment as they spread. When fueled by variation ,this environmental feedback loop drives evolution, community assembly and ecosystem development, and eventually determines the emergent properties of ecosystems.Theoretical ecology approaches have long recognized this duality, as it is at the core of contemporary niche theory through the concepts of requirement and impact niche. Similarly, game-theoretical approaches such as adaptive dynamics have emphasized the role played by the environmental feedback loop in driving eco-evolutionary dynamics. However, niche theory could benefit from a more individualistic, selection based perspective, while adaptive dynamics could benefit from niche theory’s duality and graphical approach.In my dissertation, I unify these theoretical perspectives and apply them to various ecological situations in an attempt to understand how the reciprocal interaction between plants and their environment determines plant adaptive traits and emergent ecosystem functions.First, I introduce a general and rigorous mathematical framework to contemporary niche theory and the associated graphical approach. By extending these ideas to a continuum of interacting strategies using geometrical envelopes, I show how contemporary niche theory enables the study of both eco-evolutionary dynamics and community assembly through species sorting. I show how these two perspectives only differ by the range of invaders considered, from infinitesimally similar mutants to any strategy from the species pool. My results also emphasize the fact that selection only acts on the requirement niche, evolution of the impact niche being just an indirect consequence of the former.Second, I use this approach to study the evolution of plant defenses against herbivores along a nutrient gradient, by considering the joint evolution of resource acquisition, tolerance and resistance to herbivores. I show that trophic transfers lead to the selection of very competitive, undefended strategies in nutrient-poor environments, while defended strategies -- either resistant, tolerant or the coexistence of both -- always dominate in nutrient-rich environments. My results highlight the central, and often underestimated, role played by plant-environment feedbacks in shaping plant defense patterns.Third, I extend contemporary niche theory to facilitation originating from positive environmental feedback loops. I use these new tools to show how colonization of a bare substrate by a community of nitrogen-fixing plants coupled with nutrient recycling can lead to facilitative succession. Contrarily to previous competition-based succession models, I point out that facilitative succession leads to autogenic ecosystem development, relatively ordered trajectories and late succession bistability between the vegetated ecosystem and the bare substrate. By showing how facilitative succession can turn into competition-based succession along an increasing nitrogen gradient, I derive a new resource-ratio theory of succession.Overall, these new theoretical developments demonstrate that niche theory can be adapted to study a broad range of ecological situations, from facilitation to eco-evolutionary dynamics and community assembly. Within this framework, my envelope-based approach provides a powerful tool to scale from the individual level to the ecosystem level, lumping selection-driven species turnover into plastic ecosystem properties. This, is turn, helps describing the emergence at the ecosystem scale of regulation feedback loops that drive ecosystem dynamics and functioning, as exemplified by my results along increasing resource gradients showing a transition from facilitation- to competition-based succession or the emergence of trophic dead-ends.

Les nouvelles générations de radars sont confrontées à des cibles de plus en plus menaçantes. Ces radars doivent effectuer plusieurs tâches en parallèle, dont la veille et la poursuite. Pour cela, ils peuvent être équipés de panneaux fixes, pour éviter les contraintes liées à la rotation de l'antenne. Le pistage du radar doit donc être renouvelé pour répondre à la double difficulté posée par le pistage des cibles très manoeuvrantes et la gestion des ressources. Dans ce contexte, cette thèse étudie de nouvelles méthodes de pistage pour les cibles hyper-manoeuvrantes. Un nouveau modèle de cible, en coordonnées intrinsèques, est proposé. Ce modèle est exprimé directement dans le repère de la cible, afin de décrire au mieux des manoeuvres fortes avec des accélérations normales bien supérieures à la gravité terrestre. Un algorithme de filtrage utilisant la formulation intrinsèque du modèle est développé. Cet algorithme ayant la même structure qu'une filtre de Kalman étendu, il a été testé sur de vraies données. La comparaison avec d'autres algorithmes de filtrage a montré de réelles améliorations sur un ensemble important de trajectoires. Une nouvelle méthode d'estimation, reposant sur la formulation en termes de moindres carrés de l'approche de lissage, et permettant de tenir compte de sauts dans la trajectoire est également proposée, et les bénéfices sur des méthodes plus classiques de sauts entre modèles sont montrés. Indépendamment, le problème de cadence adaptative est également traité. Un algorithme très général permettant d'optimiser la cadence de mesure pour ménager le budget temps du radar pour la surveillance est présenté. / The new generation of radars is facing increasingly threatening targets. These radars are asked to perform several tasks in parallel, including surveillance and tracking. To this aim, they can be equipped with staring antennas, so they overcome the constraints induced by the rotation of the antenna. The tracking function of the radar has thus to be upgraded to respond to the double issue of tracking highly manoeuvring targets and managing the resources to balance time between tasks. In this context, this thesis investigates new means of tracking highly manoeuvring targets. A new target model based on intrinsic coordinates to perform target tracking is proposed. This new target model is expressed in the frame of the target itself, and uses the Frenet-Serret frame, which is well suited to the description of highly dynamic manoeuvres involving normal accelerations that are much larger than earth gravity. A filtering algorithm using the special intrinsic formulation of the target model is developed. This filtering algorithm is very similar in terms of implementation to an Extended Kalman filter, and was implemented using real data. The comparison with standard target models and filtering algorithms show improvements over simple models and algorithms on a large set of trajectories. A new estimation method, relying on the least squares formulation of the smoothing approach, and taking into account kinematic jumps in the trajectory is also developed. This method also shows improvements over a set of common algorithms based on standard manoeuvre detection. And independently, we investigate the issue of update rate adaptation for radar measurements. A very general update rate adaptation algorithm is derived to optimise the time of revisit of each target, allowing to preserve the radar time budget for other tasks simultaneously performed, such as surveillance.