Existe-t-il un consensus scientifique sur les conditions de la durabilité ?Est-il possible de construire un indicateur unique de soutenabilité faible ?Quelles sont les composantes objectives et subjectives des indicateurs ?Peut-on envisager des indicateurs objectifs de soutenabilité ?Quelles voies de recherche sont-elles nécessaires pour développer des indicateurs de développement durable ?Telles sont les questions auxquelles cet ouvrage tente de répondre.<p><p>La comparaison des courants de la soutenabilité faible et de la soutenabilité forte nous sert de fil conducteur pour évaluer la part normative et la part objective du choix des paramètres et de leur méthode d'agrégation. L'agrégation arithmétique implique des hypothèses de substituabilité entre les facteurs, ce qui relève de la soutenabilité faible. La pondération, toujours normative, peut être explicite ou se traduire par le choix d'une unité ou dimension unique. Nous redéfinissons la soutenabilité faible comme étant la réduction de la complexité à une dimension unique. Il y a dès lors autant d'indicateurs de soutenabilité faible que de choix possibles de cette dimension unique. En particulier, l'empreinte écologique par habitant relève d'une forme "écologique" de soutenabilité faible. Le prix de marché est l'unité fondamentale de mesure de sa forme "économique". Nous montrons que les acteurs ne savent pas bien identifier leur intérêt et qu'ils ne sont pas parfaitement égoïstes, ce qui introduit un biais non systématique remarquable dans toute mesure en unité monétaire. La soutenabilité forte se caractérise par la multiplicité de dimensions ou "capitaux critiques" dont le dépassement d'un seul suffit à déterminer la non soutenabilité. Les différentes formes de soutenabilités faibles peuvent représenter des capitaux critiques parmi d'autres.<p><p>Nous présentons une typologie des acteurs et du partage des responsabilités, également susceptible d'introduire des grandes divergences dans les résultats publiés. Quelques études de cas illustrent ces différents éléments dans des contextes contrastés. L'empreinte écologique de consommation se limite en particulier à une responsabilisation du seul consommateur, alors que les comptes nationaux permettent d'envisager la coresponsabilité de l'ensemble des acteurs. L'indicateur de "dématérialisation de l'économie" appliqué à un village indien montre la pertinence de mesurer l'utilisation absolue de matière sans pondération monétaire. Il est par ailleurs possible de minimiser le coût de dépollution sans toucher à la limite absolue d'émissions globales de centrales thermiques. Les deux dimensions, coûts sociaux et bénéfices environnementaux, peuvent donc être traitées séparément.<p><p>En conclusion, il est possible d'identifier, dans chaque calcul d'indicateur de développement durable, une composante relativement objective de soutenabilité "forte" et une composante "faible", négociable, de partage des droits et responsabilités.<p>/ We study how different world views may influence how to develop sustainable development indicators. The comparison of weak sustainability and strong sustainability serves as a guide to estimate the share of objective versus normative choice of parameters and their method of aggregation. We then present a typology of actors and shared responsibilities, which may also introduce large discrepancies in the results published. Some case studies illustrate these different elements in contrasting contexts. It appears that it is possible to identify in each calculation of sustainable development indicator, a relatively objective component of sustainability and a negotiable component of shared rights and responsibilities.<p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Ce travail décrit de nouveaux composés thérapeutiques anticancéreux traçables par imagerie optique appelés théranostiques optiques.Après un premier chapitre bibliographique décrivant le contexte de l’imagerie et la thérapie des cancers, un deuxième chapitre présente une première série de théranostiques BODIPY-phosphine-or dont la synthèse a été optimisée (diminution du nombre d’étapes, baisse du temps de réaction, compatibilité avec une augmentation d’échelle). Leur conjugaison à des biomolécules (glucose, peptide) a été réalisée par une méthode simple et efficace par couplage entre l’atome d’or de la sonde et la fonction thiol de la biomolécule (modifiée ou non), conduisant à une liaison or-soufre. Elle permet une biovectorisation pour rendre les composés plus sélectifs des cellules tumorales vis à vis des cellules saines. Les études photophysiques et biologiques réalisées ont démontré tout le potentiel de ces théranostiques dans le cadre d’un suivi de composé in vitro et l’impact que pouvait avoir le vecteur choisi.Le troisième chapitre présente deux autres séries de théranostiques et précurseurs visant deux objectifs distincts pour rendre la sonde plus compatible avec une imagerie optique in vivo. La modification structurale de la plateforme BODIPY par introduction de groupements augmentant la conjugaison permet d’obtenir des BODIPYs absorbant et émettant dans la « fenêtre thérapeutique » (650 900 nm, proche infrarouge). Des études préliminaires in vivo ainsi que des tests en imagerie photoacoustique ont donné des résultats prometteurs. Une deuxième modification structurale par introduction de groupements encombrants sur chaque face du BODIPY vise à empêcher l’agrégation des BODIPYs en milieu biologique (phénomène connu pour affecter leurs propriétés optiques). Cette approche « Picket-Fence » des porphyrines transposée en série BODIPY a permis d’appliquer pour la première fois en série BODIPY le concept d’atropoisomérie et d’atropoisomères interconvertibles. / This work describes new anticancer agents that could be detected by optical imaging, namely optical theranostics.After a first chapter describing the context of cancer imaging and therapy, a second chapter describes a first series of BODIPY-phosphine-gold theranostics, the synthesis of which has been optimized (less steps, shortening the reaction time, scale up). Their conjugation with biomolecules (glucose, peptide) has been achieved by developing a simple and efficient method that leads to the coupling between the gold atom of the probe and the thiol of the biomolecule (modified or not), leading to a gold sulfur bound. Hence, it makes the biovectorization of the probes possible in order to get selectivity against tumor cells compared with healthy cells. Subsequent photophysical and biological studies demonstrated the potential of such theranostics, such as in vitro monitoring, and the impact of a chosen biomolecule (vector).A third chapter presents two additional series of theranostics and precursors with two distinct objectives aimed at making the probe more suitable for in vivo optical imaging. A first structural modification of the BODIPY platform was achieved upon introducing chemical groups allowing an extention of the π conjugation. It leads to BODIPYs that absorb and emit in the « therapeutic window » (650 900 nm, NIR). Preliminary in vivo studies and preliminary photoacoustic imaging studies with such compounds led to promising results. A second structural modification upon introducing bulky groups on each face of the probe was aimed at preventing stacking of BODIPYs platforms in biological media (a phenomenon known to affect their optical properties). Hence, a porphyrin « Picket Fence » approach was successfully transposed to BODIPY together with the concept of atropisomery and atropisomer interconversion.

Deux systèmes aqueux à 20°C constitués de protéines globulaires de pois et d’alginate de sodium ont été considérés au cours de cette étude, dans des conditions de solvant fixées à pH 7,2 et 0,1 M NaCl. Dans un premier temps, le comportement de phase de globulines faiblement dénaturées (i) ou pré-agrégées thermiquement (ii) en mélange avec de l’alginate a été comparé à différentes échelles d’observation, en termes de diagrammes de phase et de microstructure analysée par microscopie confocale. Attribuée à un phénomène général d’incompatibilité thermodynamique, la séparation de phase a été décrite tout particulièrement sous des aspects morphologiques et cinétiques à l’échelle microscopique, selon la composition de départ en biopolymères et le mode de préparation des globulines. Par la suite, une gélification de chacun des deux systèmes a été opérée à froid, par libération de calcium ionique in situ à partir d’un sel de calcium de carbonate peu soluble au-dessus de pH 7, sous l’effet acidifiant d’une hydrolyse lente de la glucono-δ-lactone (GDL). L’intérêt d’un tel procédé reposait sur l’obtention de gels remplis à mixtes lorsque l’alginate seul ou l’alginate et la phase protéique pouvaient gélifier en présence de calcium. Des corrélations entre propriétés rhéologiques mesurées en régime dynamique (modules G’ et G’’) et données de microstructure ont été effectuées, par l’intermédiaire de l’analyse de texture d’image selon la méthode de cooccurrence. Chaque mélange témoignait d’une séparation de phase bloquée cinétiquement par sa gélification. Par rapport aux gels d’alginate seul ou gels remplis où l’alginate seul pouvait gélifier via le calcium, les gels mixtes témoignaient d’un effet de synergie remarquable d’un point de vue élasticité finale des gels. Dans le même temps, les globulines pré-agrégées ne montraient pas d’aptitude à la gélification selon le procédé appliqué ici. En outre, des effets ségrégatifs induisaient un enrichissement des protéines et du polyoside dans deux phases coexistantes, renforçant de ce fait des interactions entre biopolymères du même type. Les gels mixtes les plus élastiques présentaient une structure enchevêtrée avec un réseau protéique prédominant. Les observations en microscopie électronique à transmission effectuées par un marquage différentiel des deux biopolymères suggèreraient qu’il puisse se former localement des interactions attractives inter-biopolymères, probablement via le calcium, à l’interface des deux phases initialement immiscibles. Ce pontage consoliderait globalement la cohésion entre les deux réseaux protéique et polyosidique / Two aqueous systems at 20°C in 0.1 M NaCl and pH 7.2 containing globular pea proteins and sodium alginate were investigated in this study. First, phase behavior of (i) either low-denatured mixed globulins or (ii) their thermally pre-aggregated counterparts - alginate mixtures was compared using a multi-scale approach, by means of phase diagram and microstructure analysis by confocal microscopy. Thermodynamic incompatibility was the main driving force leading to phase separation within the mixtures, which presented according to their initial biopolymer composition both different morphological and time-evolution features of coexisting phases. Thereafter, a cold-set gelation for each system was performed, as the slow hydrolysis of glucono-δ-lactone (GDL) acidified the media and mediated the release in situ of calcium ions from calcium carbonate, practically insoluble at pH higher than 7. Such procedure would allow gelation via calcium of alginate only or both alginate and the protein phase, giving rise to filled and mixed gels, respectively. An attempt to correlate rheological measurements (G’, G’’ dynamic moduli) with microstructural data was carried out according to image texture analysis by the cooccurrence method. Phase separation was kinetically entrapped by gelation. Compared to single-alginate gels or native globulins-alginate filled gels where alginate was the only gelling agent via calcium, mixed gels reflected in fact great synergism effect regarding final gel elasticity. Meanwhile, pre-aggregated pea globulins could not form a gel with the gelation procedure of choice here. Besides, stronger segregative effects were evidenced by increasing initial biopolymer composition thus enhancing self-biopolymer interaction in their respective enriched-coexisting phases. The strongest mixed gels displayed entangled structure. According to a differential labelling of each incompatible biopolymer, observations with transmission electron microscopy suggested inter-biopolymer attractive interaction at the interface of coexisting phases, probably via calcium cations. Salt-bridging would reinforce cohesiveness between both protein and alginate networks

Cette thèse porte sur l'étude de la modélisation et estimation de la dépendance des portefeuilles de risques et l'estimation du risque agrégé. Dans le Chapitre 2, nous proposons une nouvelle méthode pour estimer les quantiles de haut niveau pour une somme de risques. Elle est basée sur l'estimation du rapport entre la VaR de la somme et la VaR du maximum des risques. Nous utilisons des résultats sur les fonctions à variation régulière. Nous comparons l'efficacité de notre méthode avec quelques estimations basées sur la théorie des valeurs extrêmes, sur plusieurs modèles. Notre méthode donne de bons résultats lors de l'approximation de la VaR à des niveaux élevés lorsque les risques sont fortement dépendants et au moins l'un des risques est à queue épaisse. Dans le Chapitre 3, nous proposons une procédure d'estimation pour la distribution d'un risque agrégé basée sur la copule échiquier. Elle permet d'obtenir de bonnes estimations à partir d'un petit échantillon de la loi multivariée et une connaissance complète des lois marginales. Cette situation est réaliste pour de nombreuses applications. Les estimations peuvent être améliorées en incluant dans la copule échiquier des informations supplémentaires (sur la loi d'un sous-vecteur ou sur des probabilités extrêmes). Notre approche est illustrée par des exemples numériques. Finalement, dans le Chapitre 4, nous proposons un estimateur de la mesure spectrale basé sur l'estimation à noyau de la densité de la mesure spectrale d'une distribution à variation régulière bivariée. Une extension de notre méthode permet d'estimer la mesure spectrale discrète. Certaines propriétés de convergence sont obtenues / This thesis comprises three essays on estimation methods for the dependence between risks and its aggregation. In the first essay we propose a new method to estimate high level quantiles of sums of risks. It is based on the estimation of the ratio between the VaR (or TVaR) of the sum and the VaR (or TVaR) of the maximum of the risks. We use results on regularly varying functions. We compare the efficiency of our method with classical ones, on several models. Our method gives good results when approximating the VaR or TVaR in high levels on strongly dependent risks where at least one of the risks is heavy tailed. In the second essay we propose an estimation procedure for the distribution of an aggregated risk based on the checkerboard copula. It allows to get good estimations from a (quite) small sample of the multivariate law and a full knowledge of the marginal laws. This situation is realistic for many applications. Estimations may be improved by including in the checkerboard copula some additional information (on the law of a sub-vector or on extreme probabilities). Our approach is illustrated by numerical examples. In the third essay we propose a kernel based estimator for the spectral measure density of a bivariate distribution with regular variation. An extension of our method allows to estimate discrete spectral measures. Some convergence properties are obtained

La technologie des réseaux de capteurs sans fil démontre qu'elle peut être très utile dans de nombreuses applications. Ainsi chaque jour voit émerger de nouvelles réalisations dans la surveillance de notre environnement comme la détection des feux de forêt, l'approvisionnement en eau. Les champs d'applications couvrent aussi des domaines émergents et sensibles pour la population avec les soins aux personnes âgées ou les patients récemment opérés dans le cadre. L'indépendance des architectures RCSFs par rapport aux infrastructures existantes permet aux d'être déployées dans presque tous les sites afin de fournir des informations temporelles et spatiales. Dans les déploiements opérationnels le bon fonctionnement de l'architecture des réseaux de capteurs sans fil ne peut être garanti que si certains défis sont surmontés. La minisation de l'énergie consommée en fait partie. La limitation de la durée de vie des nœuds de capteurs est fortement couplée à l'autonomie de la batterie et donc à l'optimisation énergétique des nœuds du réseau. Nous présenterons plusieurs propositions à ces problèmes dans le cadre de cette thèse. En résumé, les contributions qui ont été présentées dans cette thèse, abordent la durée de vie globale du réseau, l'exploitation des messages de données redondantes et corrélées et enfin le fonctionnement nœud lui-même. Les travaux ont conduit à la réalisation d'algorithmes de routage hiérarchiques et de filtrage permettant la suppression des redondances. Ils s'appuient sur les corrélations spatio-temporelles des données mesurées. Enfin, une implémentation de ce réseau de capteurs multi-sauts intégrant ces nouvelles fonctionnalités est proposée. / Wireless sensor networks (WSNs) technology have been demonstrated to be a usefulmeasurement system for numerous bath indoor and outdoor applications. There is avast amount of applications that are operating with WSN technology, such asenvironmental monitoring, for forest fire detection, weather forecasting, water supplies, etc. The independence nature of WSNs from the existing infrastructure. Virtually, the WSNs can be deployed in any sort of location, and provide the sensor samples accordingly in bath time and space. On the contrast, the manual deployments can only be achievable at a high cost-effective nature and involve significant work. ln real-world applications, the operation of wireless sensor networks can only be maintained, if certain challenges are overcome. The lifetime limitation of the distributed sensor nodes is amongst these challenges, in order to achieve the energy optimization. The propositions to the solution of these challenges have been an objective of this thesis. ln summary, the contributions which have been presented in this thesis, address the system lifetime, exploitation of redundant and correlated data messages, and then the sensor node in terms of usability. The considerations have led to the simple data redundancy and correlated algorithms based on hierarchical based clustering, yet efficient to tolerate bath the spatio-temporal redundancies and their correlations. Furthermore, a multihop sensor network for the implementation of propositions with more features, bath the analytical proofs and at the software level, have been proposed.

Les recherches présentées dans ce mémoire s’inscrivent dans le cadre des réseaux decapteurs périodiques. Elles portent sur l’étude et la mise en oeuvre d’algorithmes et de protocolesdistribués dédiés à la gestion de données volumineuses, en particulier : la collecte, l’agrégation etla fouille de données. L’approche de la collecte de données permet à chaque noeud d’adapter sontaux d’échantillonnage à l’évolution dynamique de l’environnement. Par ce modèle le suréchantillonnageest réduit et par conséquent la quantité d’énergie consommée. Elle est basée surl’étude de la dépendance de la variance de mesures captées pendant une même période voirpendant plusieurs périodes différentes. Ensuite, pour sauvegarder plus de l’énergie, un modèled’adpatation de vitesse de collecte de données est étudié. Ce modèle est basé sur les courbes debézier en tenant compte des exigences des applications. Dans un second lieu, nous étudions unetechnique pour la réduction de la taille de données massive qui est l’agrégation de données. Lebut est d’identifier tous les noeuds voisins qui génèrent des séries de données similaires. Cetteméthode est basée sur les fonctions de similarité entre les ensembles de mesures et un modèle defiltrage par fréquence. La troisième partie est consacrée à la fouille de données. Nous proposonsune adaptation de l’approche k-means clustering pour classifier les données en clusters similaires,d’une manière à l’appliquer juste sur les préfixes des séries de mesures au lieu de l’appliquer auxséries complètes. Enfin, toutes les approches proposées ont fait l’objet d’études de performancesapprofondies au travers de simulation (OMNeT++) et comparées aux approches existantes dans lalittérature. / This thesis proposes novel big data management techniques for periodic sensor networksembracing the limitations imposed by wsn and the nature of sensor data. First, we proposed anadaptive sampling approach for periodic data collection allowing each sensor node to adapt itssampling rates to the physical changing dynamics. It is based on the dependence of conditionalvariance of measurements over time. Then, we propose a multiple level activity model that usesbehavioral functions modeled by modified Bezier curves to define application classes and allowfor sampling adaptive rate. Moving forward, we shift gears to address the periodic dataaggregation on the level of sensor node data. For this purpose, we introduced two tree-based bilevelperiodic data aggregation techniques for periodic sensor networks. The first one look on aperiodic basis at each data measured at the first tier then, clean it periodically while conservingthe number of occurrences of each measure captured. Secondly, data aggregation is performedbetween groups of nodes on the level of the aggregator while preserving the quality of theinformation. We proposed a new data aggregation approach aiming to identify near duplicatenodes that generate similar sets of collected data in periodic applications. We suggested the prefixfiltering approach to optimize the computation of similarity values and we defined a new filteringtechnique based on the quality of information to overcome the data latency challenge. Last butnot least, we propose a new data mining method depending on the existing K-means clusteringalgorithm to mine the aggregated data and overcome the high computational cost. We developeda new multilevel optimized version of « k-means » based on prefix filtering technique. At the end,all the proposed approaches for data management in periodic sensor networks are validatedthrough simulation results based on real data generated by periodic wireless sensor network.

Les médias sociaux occupent un rôle grandissant dans de nombreux domaines de notre vie quotidienne. Parmi d'autres, les réseaux sociaux tels que Facebook, Twitter, LinkedIn et Google+ dont la popularité a explosé ces dernières années, attirent des millions d'utilisateurs qui se communiquent, publient et partagent des informations et contenus à un rythme sans précédent. Outre les avantages reconnus, les réseaux sociaux ont également soulevé des problèmes divers. Nous sommes particulièrement intéressés par deux problèmes spécifiques : surcharge d'information et cloisonnement de données. Ces deux problèmes empêchent les utilisateurs d'exploiter pleinement et efficacement la richesse des informations poussées sur les réseaux sociaux. Les utilisateurs ont des difficultés pour filtrer tous les contenus reus, pour découvrir de nouveaux contenus au-delà de leurs réseaux personnels, et surtout pour partager les contenus intéressants avec leurs différents groupes d'intérêt. Pour aider les utilisateurs à surmonter ces difficultés, nous proposons une Approche centrée sur utilisateur et basée groupe pour filtrer et partager des données sociales. Cette nouvelle approche a un double objectif : (1) permettre aux utilisateurs d'agréger leurs données sociales en provenance de différents réseaux sociaux, d'en extraire des contenus de leur intérêt et (2) organiser et partager les contenus au sein de différents groupes. Les membres d'un groupe sont en outre en mesure de choisir quelle partie de leurs données à partager avec le groupe et définir collectivement les sujets d’intérêt de ce dernier. Pour implémenter l'approche proposée, nous spécifions une architecture de système comprenant plusieurs modules extensibles, et nous développons un prototype fonctionnel basé Web, appelé SoCoSys. Les résultats expérimentaux, obtenus des deux tests différents, valident les valeurs ajoutées de notre approche. / The social media have played an increasingly important role in many areas of our every day life. Among others, social network sites such as Facebook, LinkedIn, Twitter and Google+ have recently exploded in popularity by attracting millions of users, who communicate with each other, share and publish information and contents at an unprecedented rate. Besides the recognized advantages, social network sites have also raised various issues and challenges. We are particularly interested in two of them, information overload and "walled gardens". These two problems prevent the users from fully and efficiently exploiting thewealth of information available on social network sites. The users have difficulties to filter all incoming contents, to discover additional contents from outside of their friend circles, and importantly to share interesting contents with their different groups of interest. For helping the users to overcome such difficulties, we propose a User-centered and group- based approach for social data filtering and sharing. This novel approach has a twofold purpose : (1) allow the users to aggregate their social data from different social network sites, and to extract from those data the contents of their interest, and (2) organize and share the contents within different groups. The members of a group are moreover able to choose which part of their social data to share with the group, and collectively define its topics of interest. To achieve the proposed approach, we define a modular system architecture including a number of extensible modules, and accordingly build a working Web-based prototype, called SoCoSys. The experimental results, obtained from the two different tests, confirm the added values of our approach.

Dans plusieurs domaines des statistiques, y compris le traitement du signal et des images, l'estimation en grande dimension est une tâche importante pour recouvrer un objet d'intérêt. Toutefois, dans la grande majorité de situations, ce problème est mal-posé. Cependant, bien que la dimension ambiante de l'objet à restaurer (signal, image, vidéo) est très grande, sa ``complexité'' intrinsèque est généralement petite. La prise en compte de cette information a priori peut se faire au travers de deux approches: (i) la pénalisation (très populaire) et (ii) l'agrégation à poids exponentiels (EWA). L'approche penalisée vise à chercher un estimateur qui minimise une attache aux données pénalisée par un terme promouvant des objets de faible complexité (simples). L'EWA combine une famille des pré-estimateurs, chacun associé à un poids favorisant exponentiellement des pré-estimateurs, lesquels privilègent les mêmes objets de faible complexité.Ce manuscrit se divise en deux grandes parties: une partie théorique et une partie algorithmique. Dans la partie théorique, on propose l'EWA avec une nouvelle famille d'a priori favorisant les signaux parcimonieux à l'analyse par group dont la performance est garantie par des inégalités oracle. Ensuite, on analysera l'estimateur pénalisé et EWA, avec des a prioris généraux favorisant des objets simples, dans un cardre unifié pour établir des garanties théoriques. Deux types de garanties seront montrés: (i) inégalités oracle en prédiction, et (ii) bornes en estimation. On les déclinera ensuite pour des cas particuliers dont certains ont été étudiés dans littérature. Quant à la partie algorithmique, on y proposera une implémentation de ces estimateurs en alliant simulation Monte-Carlo (processus de diffusion de Langevin) et algorithmes d'éclatement proximaux, et montrera leurs garanties de convergence. Plusieurs expériences numériques seront décrites pour illustrer nos garanties théoriques et nos algorithmes. / In many areas of statistics, including signal and image processing, high-dimensional estimation is an important task to recover an object of interest. However, in the overwhelming majority of cases, the recovery problem is ill-posed. Fortunately, even if the ambient dimension of the object to be restored (signal, image, video) is very large, its intrinsic ``complexity'' is generally small. The introduction of this prior information can be done through two approaches: (i) penalization (very popular) and (ii) aggregation by exponential weighting (EWA). The penalized approach aims at finding an estimator that minimizes a data loss function penalized by a term promoting objects of low (simple) complexity. The EWA combines a family of pre-estimators, each associated with a weight exponentially promoting the same objects of low complexity.This manuscript consists of two parts: a theoretical part and an algorithmic part. In the theoretical part, we first propose the EWA with a new family of priors promoting analysis-group sparse signals whose performance is guaranteed by oracle inequalities. Next, we will analysis the penalized estimator and EWA, with a general prior promoting simple objects, in a unified framework for establishing some theoretical guarantees. Two types of guarantees will be established: (i) prediction oracle inequalities, and (ii) estimation bounds. We will exemplify them for particular cases some of which studied in the literature. In the algorithmic part, we will propose an implementation of these estimators by combining Monte-Carlo simulation (Langevin diffusion process) and proximal splitting algorithms, and show their guarantees of convergence. Several numerical experiments will be considered for illustrating our theoretical guarantees and our algorithms.

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Les amibes sociales sont des organismes eucaryotes présents dans le sol de presque toutes les zones climatiques. Ils sont remarquables pour leur passage d'un état unicellulaire à un état multicellulaire en réponse à la carence en nutriments. En période de carence, des millions de cellules forment des agrégats qui constituent chacun un nouvel organisme multicellulaire, contenant des spores, cellules reproductives, et des cellules de tige, cellules mortes qui favorisent la dispersion des spores. Ce comportement, de par le coût payé par les cellules de tige, a permis d'utiliser les amibes sociales en tant que système-modèle pour aborder des questions majeures de l'évolution de la coopération et de la multicellularité. Dans cette étude, nous examinons trois aspects différents du comportement des amibes sociales; agrégation, non-agrégation et compétition, et nous analysons comment ces aspects contribuent à notre compréhension de la coopération chez les amibes et systèmes microbiens en général.Nous avons exploré le fait bien connu mais négligé qu'en phase de carence nutritive, une fraction des cellules ne participent pas à la formation des agrégats pas et ne sont pas engagées dans le développement multicellulaire. Nous décrivons les facteurs phénotypiques et génétiques qui déterminent la fraction de cellules hors-agrégats chez D. discoideum. Les deux stratégies, d'agrégation et de non-agrégation, sont coûteuses ou bénéfiques d'un point de vue évolutif selon la durée de la phase de carence. Nous avons développé un modèle pour simuler ce processus. Nous proposons que le partitionnement de la population dans des états unicellulaire et multicellulaire est adaptative dans des environnements fluctuants avec une durée imprévisible des périodes de carence nutritive. Les amibes sociales sont donc situées à l'intersection de deux thèmes émergents en évolution microbienne, la coopération et le "placement des paris".Dans la deuxième partie, nous proposons un nouveau cadre pour aborder les observations a priori contradictoires de la diversité génétique dans les populations naturelles d'amibes sociales et une faible diversité nécessaire pour la coopération. Nous proposons que le cycle de vie complexe des amibes sociales fournit plusieurs points de compétition qui peut servir à la fois comme stabilisateur de la diversité et de la coopération. Nous explorons cette hypothèse expérimentalement avec un modèle en analysant la compétition entre 6 isolats naturels de D. discoideum. Notre simulation-modèle indique que la compétition à différents stades du cycle de vie peut conduire à l'exclusion des "gagnants sociaux". Toutefois nous n'avons pas réussi à expliquer la coexistence à long terme de souches génétiquement distinctes. Bien que préliminaires, nos résultats soulignent l'importance d'intégrer l'écologie des espèces dans les études de coopération microbienne.Enfin, nous nous concentrons sur une nouvelle dynamique d'agrégation chez P. pallidum observée dans notre laboratoire. L'agrégation est un processus au niveau de la population au cours duquel la population se divise en nombreuses sous-populations (agrégats) qui font face à la sélection de manière indépendante. Un tel fractionnement de la population peut avoir de fortes conséquences évolutives du point de vue de la coopération qui n'ont pas encore été explorées expérimentalement. Nous décrivons la dynamique des populations qualitativement et proposons plusieurs mesures quantitatives de partitionnement de la population en agrégats. Nos résultats préliminaires suggèrent qu'il existe une préférence pour les agrégats d'une certaine taille, mais qu'il n'existe aucune organisation spatiale des agrégats. / Social amoebae are eukaryotic organisms that inhabit soil of almost every climate zone. They are remarkable for their switch from unicellularity to multicellularity as an adaptation to starvation. When starved, millions of single cells aggregate and form a multicellular fruiting body, which contains reproductive spore cells and dead stalk cells, which help in spore dispersion. This costly behavior made social amoebae a model system for addressing major questions of the evolution of cooperation and multicellularity. In this study we look at three different aspects of social amoebae behavior; aggregation, non-aggregation and competition, and ask how they contribute to our understanding of cooperation in social amoebae and microbial systems in general.We explored the known but neglected observation that, upon starvation, not all cells aggregate and engage in multicellular development. We describe phenotypically and genetically non-aggregating cell proportion in D. discoideum species. Both aggregating and non-aggregating strategy are costly or beneficial depending on duration of starvation. With our computational model we propose that partitioning the population into unicellular and multicellular states is adaptive in fluctuating environments with unpredicted duration of starvation periods. Social amoebae may therefore lie at the intersection of cooperation and bet-hedging. In the second part, we provide a new framework for addressing the contrasting observations of high genetic diversity in natural populations of social amoebae and experimentally suggested low diversity-high relatedness required for cooperation. We propose that complex life cycle of social amoebae provides multiple competition points that can possibly play an important role in maintaining diversity and cooperation. We explore this experimentally and computationally by looking at competition over the whole life cycle between 6 natural isolates of D. discoideum. Our simulation model indicates that competition at different stages of the life cycle can lead to exclusion of “social winners”. Though we failed to explain strain coexistence. Although preliminary, our results emphasize the importance of integrating species ecology in cooperative studies.Finally, we focus on a new aggregation dynamics in P. pallidum species observed in our lab. Aggregation is a population level process during which population gets divided into numerous subpopulations/aggregates that face selection independently. Such population partitioning can have strong evolutionary consequences on cooperation that have not yet been explored experimentally. We describe the population dynamics qualitatively and propose several quantitative measurements of population partitioning into aggregates. Our preliminary results suggest that there is a preference for aggregates of certain size, but there is no spatial organization of aggregates.