Dans un monde changeant et incertain, pouvoir moduler sa réponse phénotypique selon les conditions locales représente un avantage adaptatif majeur. Cette aptitude passe par la récolte d'informations, et plus précisément, dans le cadre de la plasticité du comportement, par la combinaison d'informations passées et présentes. Ceci est rendu possible par l'apprentissage et la mémoire, qui permettent aux animaux de stocker l'information en vue d'une utilisation ultérieure. Cette thèse a pour vocation de renforcer les liens entre écologie comportementale et cognition. Tout d'abord, nous nous sommes penchés sur deux questions propres à l'utilisation d'information passée. (i) Quelle importance est accordée aux informations anciennes face aux récentes ? (ii) En cas de redondance, toutes les informations récoltées sont-elles conservées ? Nous avons montré que (i) l'hyménoptère parasitoïde Venturia canescens accorde un poids égal à l'information issue de l'exploitation de parcelles successives d'hôtes. (ii) Parmi trois sources possibles d'information passée, une seule est utilisée. Dans un second temps, nous avons testé l'hypothèse selon laquelle apprentissage et mémoire ont évolué en réponse au milieu de vie. Nous avons mené une étude comparative sur des V. canescens arrhénotoques et thélytoques vivant dans des habitats contrastés. Les résultats obtenus lors d'un conditionnement olfactif concordent en partie avec nos prédictions, renforçant l'idée d'un lien entre distribution de la ressource et apprentissage. Du point de vue théorique, la question de la valeur adaptative de la durée des différentes phases de mémoire n'a jusqu'ici pas été traitée. Un modèle de simulation est proposé pour commencer à combler cette lacune

Au cours des soixante dernières années, la population mondiale a connu un sursaut spectaculaire, passant de 2,5 milliards d’habitants à la fin de la Seconde Guerre mondiale à 7 milliards en 2011. Cette croissance démographique se distingue des précédents épisodes tant par son importance que par l'apparition conjointe d'une tendance nouvelle et soutenue à la concentration des populations au sein des villes. Appelée à se renforcer partout dans le monde, cette tendance au grossissement des villes lance un véritable défi à la communauté internationale en matière de durabilité de notre système économique en général et alimentaire en particulier. Cette thèse propose un traitement théorique de la question de la durabilité des systèmes d'approvisionnement alimentaires en milieu urbain. A la frontière entre économie publique et économie géographique, elle poursuit comme objectif principal de permettre la conduite d'une analyse formalisée des arbitrages environnementaux et sociaux dans un cadre spatial explicite. En outre, l'idée selon laquelle aucune réponse ne saurait être satisfaisante sans qu'une attention spécifique soit portée aux interactions spatiales, économiques et écologiques entre espaces urbains et agriculture constitue l'un des positionnements clés défendus dans ce travail. De manière générale, les travaux de cette thèse font apparaître l'élément majeur suivant: du fait de la forte et inextricable interconnexion entre milieux urbain et rural, l'évaluation environnementale, sociale et économique d'un système alimentaire ne peut se faire qu'en connaissance des caractéristiques démographique et physique de la ville concernée. / Over the past sixty years, the world population has experienced a dramatic surge from 2.5 billion people by the end of World War II, to 7 billion in 2011. This population growth differs from previous episodes not only in importance, but also because of the joint emergence of a new and ongoing trend of rising urbanization. Expected to strengthen worldwide, this trend is a real challenge for the international community in terms of sustainability, especially for food supply. This thesis provides a theoretical treatment of food supply chain sustainability in a context of rapid and unrelenting urbanization. Halfway between economic geography and environmental economics, its primary goal is to allow for a theoretical formalization of ecological and social trade-offs in a spatially explicit framework. Besides, we argue that this issue cannot satisfactorily resolved without paying specific attention to urban-rural interactions. Our work discloses the following major element : because of the tight and inextricable interconnection between urban and rural areas, the ecological assessment of any food supply chain can only be achieved by taking into account both the demographic and physical features of cities.

Dans un objectif de réduction de l'utilisation des pesticides, des méthodes alternatives doivent assurer la protection des cultures. Les dégâts causés par les insectes ravageurs sont les manifestations de dynamiques de population dont certains déterminants paysagers sont des éléments structuraux potentiellement relocalisables. Nous explorons ici, par la simulation numérique, la modification du paysage comme stratégie de protection des cultures.Les éléments paysagers peuvent impacter les populations d'insectes par leur influence sur les comportements individuels. Nous avons développé un modèle de population tenant compte de l'approvisionnement individuel. Ce processus résulte (1) de la perception des ressources distantes par l'individu, (2) de la localisation de la population sur une dimension additionnelle quantifiant les réserves énergétiques, et (3) d'une procédure d'optimisation qui définit des mouvements dirigés adaptés.Une heuristique évolutionnaire de modification de paysages a été développée. Elle produit des réarrangements sous contraintes de composition et de structure. Les modèles de paysages et de dynamique de population ont été appliqués à un problème théorique d'aménagement du paysage. La description mécaniste de l'approvisionnement optimal offre des leviers d'action efficaces, basés sur la perturbation des comportements d'approvisionnement. Nos travaux montrent la réactivité de la population aux modifications du paysage, ainsi que la capacité des algorithmes évolutionnaires à proposer des paysages résistants, sous contraintes agronomiques. / Environmental and health issues call for a switch in crop protection towards less chemically driven strategies. Pest damages on crops result of population dynamics that are influenced by landscape features. Those features may be relocated or dismissed to improve landscapes resistance to pest damages. Here we explore numerically the landscape modification as a crop protection strategy.Landscape features can influence population dynamics through their impact on individuals. Therefore, we developed a multiscale population dynamics model accounting for individual foraging. The foraging process results of (1) the perception of distant features used as resources by the individuals, (2) the localisation of the population along an additional dimension quantifying individual energy supply, (3) an optimisation procedure defining adapted directed motionsWe developed an evolutionary heuristic for landscape modification. It is able to rearrange landscapes with respect to compositional and structural constraints. Population and landscape models were applied to a theoretical landscape planning problem. The mechanistic description of the optimal foraging process enables new and efficient levers for crop protection, building on the disruption of the foraging behaviours. This application enlightens the responsiveness of the simulated population to landscape modifications, as well as the ability of evolutionary algorithms to produce resilient landscapes under agronomic productive constraints.

L’innovation dans les technologies de l’énergie bas-carbone est entravée, d’une part, par les externalités sur l’environnement et, d’autre part, par les externalités de connaissance. Ces défaillances de marché nécessitent d’être corrigées par l’intervention des pouvoirs publics. L’objectif de cette thèse est d’établir les conditions d’un soutien efficace à l’innovation dans les technologies de l’énergie bas-carbone. Le travail de recherche mène des analyses théoriques sur le traitement de ces défaillances de marché en conjonction avec des évaluations empiriques des politiques de soutien à l’innovation dans ces technologies mises en place jusqu’à présent. Cette thèse se structure en cinq chapitres. Le Chapitre 1 interroge la nécessité de mettre en place des politiques spécifiquement dédiées à l’innovation dans les technologies de l’énergie bas-carbone, en opposition à un soutien à l’innovation de la part des pouvoirs publics ne discriminant pas ces technologies des autres. La revue des instruments économiques mis en place jusqu’à présent est ensuite proposée et indique la prédominance du soutien à l’innovation dans ces technologies par la demande, plutôt que par l’offre. Le Chapitre 2 resserre l’analyse sur les instruments de soutien par la demande. Un modèle micro-fondé de diffusion est utilisé en vue de mener une analyse contrefactuelle évaluant les effets de ces instruments sur la diffusion de la technologie éolienne dans six pays européens. Le Chapitre 3 développe une méthode économétrique de mesure de la connaissance produite dans les technologies de l’énergie bas-carbone. L’utilisation d’un modèle à facteur latent commun permet d’estimer un indice de qualité des inventions brevetées entre 1980 et 2010, dans quinze types de technologies et dans six pays innovateurs. Le Chapitre 4 revisite la question du design optimal du système de brevet quand il s’adresse à une invention de procédé dont la rémunération dépend des politiques de tarification des externalités sur l’environnement. Le Chapitre 5 résume nos résultats et en déduit les principaux messages. / Innovation in low-carbon energy technologies (LCETs) is impeded by externalities on the environment on the one hand, and on knowledge on the other hand. These market failures need to be addressed through public policies. The purpose of this thesis is to investigate the conditions for effectiveness of policies aiming at supporting innovation in LCETs. It does so by having recourse to theoretical analyses in conjunction with empirical assessments. The thesis is structured into five chapters. Chapter 1 questions the need to implement innovation policies specifically dedicated to LCETs — as opposed to neutral innovation policies that do not discriminate between these technologies and other technologies. A review of the economic instruments that have been implemented is proposed and indicates the predominance of a demand-pull approach — over a supply-push approach — to support innovation in LCETs. Chapter 2 evaluates the effects of demand-pull support instruments by conducting a counterfactual analysis to determine the extent to which the diffusion of wind power in six European countries is imputable to these instruments. Chapter 3 develops an econometrical method aiming at providing a robust measure of the produced knowledge that pertains to LCETs. A common latent factor model is used to estimate the quality of inventions that have been patented by six countries between 1980 and 2010 in fifteen low-carbon energy technologies. Chapter 4 revisits the question of the optimal design of a patent system when specifically dedicated to a process invention, whose reward depends on the pricing of environmental externalities. Chapter 5 summarizes our results and articulates key issues and messages.

Cette thèse analyse les évolutions liées à l’introduction des réformes néolibérales dans le secteur de l’eau à partir des histoires urbaines de trois quartiers périphériques de l’agglomération du Grand Khartoum. Articulé autour de la transition depuis des systèmes d’approvisionnement et d’accès à l’eau locaux vers les réseaux d’adduction d’eau centraux et publics, ce travail privilégie une approche scalaire et temporelle qui met en évidence la recomposition des relations de pouvoir liées aux infrastructures et au contrôle de la ressource. Cette approche met en évidence les négociations multiples qui se jouent autour de l’eau. Dans un premier temps, l’analyse d’une politique scalaire descendante de l’acteur gouvernemental, la Khartoum State Water Corporation (KSWC) contribue à la mise en place d’organisations locales de l’approvisionnement en eau par une association ou les comités populaires. Cette politique s’appuie et renforce les catégorisations de l’espace et de service discriminantes dans lesquels s’intègrent d’autres acteurs de l’approvisionnement et de l’accès à l’eau (ONG, gestionnaires locaux, population). Dans un second temps, l’intensification des réformes néolibérales entraîne la restructuration du service au niveau de l’agglomération. L’extension des réseaux et de l’administration public-es par la KSWC qui participe à la redistribution des responsabilités techniques et du pouvoir liés à la ressource en eau. Cette politique n’implique pas une désagrégation de l’autorité centrale mais une recomposition des instances étatiques au sein de la ville. Les stratégies et les pratiques scalaires des acteurs locaux et de la population lors des négociations sur le développement des réseaux unitaires témoignent des évolutions de la relation entre l’État et la société urbaine. Enfin, l’étude scalaire des relations autour de l’eau à partir des systèmes locaux met en évidence la mutation et l’intégration des formes d’exercice autoritaire de pouvoir dans la ville. / Starting from the urban history of three peripheral districts of the Greater Khartoum urban area, this thesis analyses the transformations of the water supply due to neoliberal reforms. The transition from local water supply systems to central and public networks involves embedded negotiations around water. The scalar and temporal perspective used in this work underlines important restructurings of power relations linked to infrastructures and control over the resource. First, the politic of down-scaling from the governmental actor, the Khartoum State Water Corporation (KSWC), leads to the development of local water supply systems, either by an association, or by the popular committees. This politics of down-scaling water supply reinforces discriminatory categories of space and service which are integrated by others actors like NGOs, local managers and the population. Secondly, the intensification of neoliberal reforms entails the restructuring of water service at the urban level. KSWC’s networks and administration expansion contributes to the redistribution of technical responsibilities and water powers. This turn does not lead to the disintegration of the central authority, but rather to a restructuration of the state apparatus in the urban space. When networks arrive, the scalar strategies and practices of local actors and population give evidence of changes in the State-Society relationships. Finally, the scalar approach of relations around water underlines the integration of authoritarian forms of power.

La ressource en eau à Jakarta est abondante,du fait que la pluviométrie annuelle moyenne à Jakarta est de 2500 mm/an et que la ville est traversée par 13 cours d’eau d’importance. Cependant, elle ne peut pas répondre aux besoins de ses habitants en matière d’approvisionnement en eau. De plus, l’accès à l’eau propre est inégal en fonction des critères socio-spatiaux de la communauté jakartanaise. Par ailleurs, la société indonésienne, dans son ensemble et la société jakartanaise en particulier, ont tendance à penser que la ressource en eauest illimitée. Cela conduit à une utilisation excessive de la ressource en eau qui aggrave le problème d’approvisionnement en eau. En se basant sur les enjeux ci-dessus, cette étude cherche premièrement à mettre en évidence les causes du paradoxe de l’eau à Jakarta en tenant compte de la trajectoire historique de l’approvisionnement en eau à Jakarta. Deuxièmement, des enquêtes de terrain auprès de la communauté jakartanaise en fonction des catégories socio-spatiales différentes ont été effectuées pour connaître la compréhension de l’inégalité de l’approvisionnement en eau qu’ont les citadins qui vivent ce phénomène au jour le jour, et en quoi cela affecte leurs perceptions etleurscomportements sur l’eau. Enfin, comme Jakarta est peuplée de 9,7 millions de personnes, les économies d’eau réalisables paraissent importantes. Une approche empruntée au domaine du marketing, «le marketing social», me semble prometteuse pour convaincre les populations d’économiser l’eau. Une étude de cas du programme « Gerakan Molto Ultra Sekali Bilas/ Mouvement d’un seul rinçage», effectué par Unilever, sera analysée pour valoriser et justifier le potentiel du marketing social. / The water resources in Jakarta are abundant because the average rainfall in Jakarta is 2500 mm/year and this city is crossed by 13 important rivers. However, Jakarta cannot meet the needs of its inhabitants when it comes to an appropriate “drinkable” water supply. The access to the appropriate“drinkable” water is unequal according to various socio-spatial criteria pertaining to the Jakartan community. Moreover, the Indonesian society in general, and Jakartans in particular, tend to think that water resources are unlimited. It leads to an excessive use of water resources which deteriorates the water supply problem in Jakarta. Based on the issues above, this study tries in the first place to highlight the causes of the water paradox in Jakarta, taking into account an historical trajectory of the way the water supplying system evolved in Jakarta. Secondly, field surveys within the Jakartan community, according to the different socio-spatial categories, were conducted to see how the inhabitants understand the disparity of the water supply, as they face this phenomenon day to day. It can affect their perceptions and behaviors concerning water. Finally, since the Province of Jakarta is populated with 9.7 million people, water savings seem important. The approach borrowed from the marketing domain, “social marketing” appears to hold potential to convince and persuade the community to preserve water. A case study of Unilever’s program, “Gerakan Molto Ultra Sekali Bilas”, will be analyzed in order to justify the potential of social marketing.

Pour dépasser les limites inhérentes à la déconnexion des disciplines ou celles imposées par les sources, les périodes ou les sites, cette thèse propose une approche pluridisciplinaire et diachronique de la question de l'approvisionnement en pierre des chantiers médiévaux et modernes. Grâce à la confrontation de bâtiments d'origines et de fonctions différentes, ce travail cherche à décortiquer les processus de choix et réseaux d'approvisionnement en pierre, pour envisager le rapport des hommes à une ressource naturelle. / In order to go further limits inherent to subject disjunction, or those imposed by sources, periods or sites, this thesis emphasises a multidisciplinary and diachronic approach of stone supply on medieval and modern building sites. Thanks to the confrontation of buildings with different origins and functions, this work tries to dissect process of choices and stone supply network. It finally considers connection between people and a natural ressource.

Puisque les programmes d’aide alimentaire peuvent atténuer les conséquences malheureuses des pénuries alimentaires survenant dans certains pays, leur importance est capitale. Mais, quelles sont les facteurs conditionnant le volume d’aide alimentaire envoyé aux pays potentiellement receveurs ? Cette étude novatrice répondra à ces questions en appliquant le modèle gravitationnel, habituellement utilisé pour expliquer le commerce international, au schème de distribution de l’aide alimentaire internationale. En effet, en considérant les 15 plus gros programmes nationaux de dons alimentaires, cette étude teste l’impact de la distance entre les donateurs et les receveurs ainsi que celui de la population de ces derniers sur la décision d’envoyer ou non de l’aide alimentaire. De plus, ce mémoire exposera de nouvelles hypothèses jusqu'à présent omises par la littérature et proposera une méthodologie plus efficace pour étudier le phénomène. Entre autres, nous trouvons que la gravité, la bonne gouvernance, les besoins, les affinités politiques et les intérêts économiques influencent l’élaboration du schème de distribution de l’aide alimentaire, mais que leur influence varie selon la catégorie et le moyen de livraison de l’aide alimentaire. De plus, nous trouvons que lorsque les donneurs donnent de la nourriture de leur propre production, ils prennent moins en compte le fait qu’ils aident un pays ami ou un pays économiquement fermé puisqu’ils aident leur propre économie. / Since food aid can mitigate the unfortunate consequences of food shortages in certain countries, the importance of such programs is crucial. However, what are the factors conditioning the volume of food aid sent to potential recipient countries? This innovative study will answer this question by applying the gravity model, often used to explain international trade patterns in distribution of international food aid. Indeed, in considering the 15 largest national programs of food donations, this study will test the impact of the distance between donators and receivers, as well as the impact of the populations of each, on the decision to send or not to send food aid. In addition, this thesis will outline new hypotheses that have been hitherto omitted from the literature, and will propose a more efficient methodology to study the phenomenon. Among others we find that gravity, good governance, needs, political affinity and economic interests matter in the food aid distribution patterns but that their influence vary across food aid categories and delivery modes. We also find that when donors give food from their own production they are less fussy about whether they are helping a friendly country or an economically closed country because in fact they are helping their own economy.

Les systèmes de distribution d'eau (SDE) efficaces sont cruciaux pour les sociétés modernes. Leur fonctionnement nécessite d'importantes quantités d'énergie, avec un impact financier significatif pour les fournisseurs d'eau, généralement les gouvernements. De plus, la conception et la maintenance de ces installations atteignent souvent des millions de dollars. Les méthodes actuelles pour résoudre ces problèmes sont souvent excessivement simplifiées ou ne peuvent résoudre que des réseaux schématiques de petite taille. Cette thèse comprend quatre projets de recherche abordant différentes étapes d'optimisation dans les SDE. Tout d'abord, nous étudions le problème de la planification des pompes pour les SDE, comprenant des pompes fournissant le débit et la pression nécessaires au réseau d'eau pour satisfaire les demandes des consommateurs. En plus de planifier le fonctionnement des pompes sur un horizon temporel donné, plusieurs contraintes liées aux propriétés hydrauliques sont prises en compte, certaines pour la première fois dans la littérature. L'objectif est de fournir un plan de pompage de coût minimum qui satisfait toutes les demandes et respecte de nombreuses contraintes opérationnelles et hydrauliques. Nous proposons une formulation non linéaire et non convexe ainsi qu'une heuristique performante, qui vissent la minimisation des coûts énergétiques. Le comportement hydraulique physique est assuré via un logiciel de simulation hydraulique. Notre méthode a significativement amélioré, jusqu'à 17%, les meilleures solutions pour plusieurs instances de référence, en obtenant des solutions plus rapidement que les méthodes de la littérature. Nos solutions réduisent également la consommation d'énergie pendant les périodes de pointe, lorsque le réseau électrique est le plus sollicité. La deuxième étude touche l'optimisation de la qualité de l'eau dans les systèmes de distribution d'eau. Ici, nous abordons le problème de la planification des pompes contraint par la qualité de l'eau, où en plus de planifier le fonctionnement des pompes et la maintenance du comportement hydraulique, nous devons garantir une qualité d'eau adéquate en gérant l'injection de chlore dans le système sur un horizon temporel d'une journée, avec une injection variable de chlore dans les sources d'eau, les réservoirs et les nœuds d'injection. Cette étude introduit un nouvel ensemble de contraintes pour assurer la continuité de la qualité de l'eau, ce qui permet au plan de fonctionner sur un horizon temporel étendu. Ce travail propose un algorithme génétique de tri non dominé (NSGA-II) pour aborder une adaptation d'un réseau de grande taille issu de la littérature sur le problème de planification des pompes, avec des restrictions ajoutées pour la qualité de l'eau. Cette méthode a significativement amélioré les meilleures solutions de planification des pompes pour le réseau de Florianópolis, au Brésil, jusqu'à 3,74%, tout en assurant une gestion efficace de la qualité de l'eau. La troisième étude porte sur la conception et la maintenance des SDE. En particulier, le problème de conception du réseau de distribution d'eau, qui détermine le meilleur ensemble de conduites pour fournir de l'eau depuis les sources jusqu'aux consommateurs. La formulation générale du problème de conception optimale est très difficile à résoudre : elle nécessite de garder une pression minimale d'eau et de satisfaire les demandes de tous les nœuds tout en respectant des contraintes hydrauliques non linéaires. Cela nécessite des heuristiques complexes ou des simplifications qui réduisent la viabilité des solutions. Nous proposons une heuristique de recherche de voisinage parallèle, axée sur la minimisation des coûts de construction en exploitant deux opérateurs performants et plusieurs critères de réduction de l'espace des solutions. Notre méthode est testée sur plusieurs réseaux de référence, pour lesquelles nous avons obtenu les meilleures solutions de la littérature, tout en réduisant le nombre de simulations hydrauliques requises, offrant un meilleur compromis entre coût et performance. Enfin, notre quatrième recherche aborde la fiabilité lors de la conception de réseaux de distribution d'eau. Cette étude compare deux fonctions de résilience bien connues, qui servent de mesure substitutive de la fiabilité du réseau. Ce problème vise à déterminer le meilleur ensemble de conduites pour fournir la demande en eau avec une pression adéquate tout en minimisant les coûts de construction et en maximisant la fiabilité du réseau. Ensuite, un algorithme génétique multi-objectif est utilisé pour obtenir les fronts de Pareto coût-fiabilité pour chaque fonction. Les résultats des trois réseaux de référence sont ensuite soumis à une analyse comparative à l'aide de quatre tests distincts de fiabilité du réseau, couvrant des scénarios liés à la rupture de conduites, à l'augmentation de la demande, au débit en cas d'incendie et au vieillissement des conduites. En particulier, le test de fiabilité en cas de vieillissement des conduites intègre une fonction de régression conçue pour estimer la dégradation annuelle du coefficient de rugosité de la formule Hazen-Williams pour calculer les pertes de charge. De plus, cette recherche propose également une étude approfondie sur la prise de décision robuste visant à utiliser efficacement les résultats des tests de fiabilité afin de sélectionner une conception fiable pour un réseau de distribution d'eau. Les algorithmes développés dans cette thèse et les solutions que nous obtenons pour ces problèmes difficiles et pertinents sont non seulement importants du point de vue pratique, mais contribuent également à la littérature dans les domaines de l'optimisation et de la distribution d'eau. Les résultats obtenus avec cette thèse ont le potentiel de générer des économies de milliers de dollars pour les municipalités à court terme et de contribuer au développement durable à long terme. / Efficient Water Distribution Systems (WDS) are crucial for modern society. Their operation requires large amounts of energy with significant financial impact for the utility providers, typically governments. Moreover, the design and maintenance of these facilities often reach the scale of millions of dollars. Existing solution methods for these problems are often over-simplified or can only solve very small schematic networks. This thesis comprises four research projects addressing different optimization stages arising in WDS problems. First, we study the pumping scheduling problem for WDS, consisting of pumps providing the flow and pressure for the water network to satisfy consumers' demands. Besides scheduling the operation of pumps over a planning horizon, several constraints regarding hydraulic properties are considered, some for the first time in the literature. The goal is to provide a pumping plan of minimum cost that satisfies all demands and respects many operational and hydraulic constraints. We propose a nonlinear and non-convex formulation and a high-performance heuristic, focusing on minimizing the energy cost. Our method significantly improved the best solutions for several benchmark instances by up to 17%, obtaining solutions faster than the methods from the literature. Our solutions also reduce the energy consumed during peak periods, when the electrical grid is most strained. The second study delves into the water quality optimization of water distribution systems. Here, we address the quality-constrained pump scheduling problem, where besides scheduling the operation of pumps and the maintenance of the hydraulic behavior, we must ensure adequate water quality by managing the injection of chlorine through the system over a one-day planning horizon with variable chlorine injection at reservoirs, tanks, and booster nodes. This study introduces a new set of tank-quality continuity constraints that allow schedules to work over a long rolling horizon. This work proposes a Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II to address a quality-constrained adaptation of a real big-size benchmark network from the pumping scheduling problem literature. This method significantly improved the best pumping scheduling solutions for the Florianópolis network by up to 3.74% while ensuring efficient water quality management. The third study addresses the design and maintenance of WDS. In particular, the water distribution network design problem determines the best set of pipes to supply water from the reservoirs to the consumers. The general formulation of the optimal cost design problem is very difficult to solve: it requires maintaining minimum water pressure and fulfilling the demand of all nodes while satisfying nonlinear hydraulic constraints. This leads to complex heuristics or simplifications that reduce the viability of the solutions. We propose a simple parallel neighborhood search heuristic, which focuses on minimizing the construction cost by exploiting two high-performance operators and multiple solution-space reduction criteria. Our method is tested on several benchmark instances, matching the best solutions from the literature while improving the number of hydraulic simulations required, providing a high-performance trade-off between cost and performance. Finally, our fourth research addresses the reliable water distribution network design problem. This study compares two well-known resilience functions, which work as a surrogate measure of network reliability. This problem seeks to determine the best set of pipes to supply the water demand with adequate pressure that minimizes the construction cost and maximizes the network reliability. Subsequently, a multi-objective genetic algorithm is employed to derive the cost-resilience Pareto-fronts for each function. The results from three benchmark networks are then subjected to a comparative analysis using four distinct network reliability tests, encompassing scenarios related to pipe failure, demand increase, fire flow, and pipe aging. In particular, the pipe aging reliability test incorporates a regression function designed to estimate the annual degradation of the Hazen-Williams roughness coefficient. Moreover, this research also provides a comprehensive study on robust decision-making to effectively utilize the results from the reliability tests in order to select a dependable design for a water distribution network. The algorithms developed in this thesis and the solutions we obtain for these difficult and relevant problems are not only important from a practical standpoint but also contribute to the literature of both optimization and water distribution fields. The results obtained with this thesis have the potential to save several thousands of dollars for municipalities in the short term and to contribute to sustainable development in the long term.

Bien qu’il soit reconnu comme un droit humain par les Nations Unies, l’accès à l’eau potable constitue toujours une lacune à l’échelle mondiale. Malgré le caractère criant de cette problématique, il est évalué que 42,5% de la population mondiale n’avait pas accès à une source d’eau potable améliorée à domicile en 2015. Néanmoins, l’indicateur actuellement utilisé afin d’établir le portrait de la situation à l’échelle mondiale chiffre la proportion de population ayant accès à une source d’eau potable à 91%. Mise de l’avant par plusieurs organisations, cette statistique repose sur le type de source utilisé par les ménages, sans porter considération à la localisation de la source ni même à la qualité de celle-ci. L’objectif de cette étude est d’effectuer un portrait rigoureux des conditions d’accès et des inégalités actuellement observées dans les pays en voie de développement. En s’intéressant au temps de collecte nécessaire pour atteindre une source d’eau depuis son point d’utilisation, il est possible de déterminer le potentiel pour tous d’accéder aux services d’approvisionnement en eau potable. L’analyse des données des enquêtes démographiques et de santé (DHS) de l’Agence des États-Unis pour le développement (USAID) et des enquêtes à indicateurs multiples (MICS) de l’UNICEF permet de reconnaitre l’impact du temps de collecte pour 27 pays en voie de développement. / Although it is recognized as a human right by the United Nations, a lack of access to safe drinking water still remains widespread worldwide. Despite its importance, an estimated 42.5% of the world’s population did not have access to an improved drinking water source on premises in 2015. However, the indicator currently used to monitor the global picture of access measured the proportion of the population with access to drinking water as 91%. This statistic is based on the type of source used by households, but does not consider the location nor the quality of the source. The objective of this study is to provide a rigorous picture of drinking water access conditions and inequalities currently observed in developing countries. By considering time required to reach a water source from its point of use, it is possible to determine the potential access for a sufficient amount of drinking water. The impact of water fetching collection time for 27 developing countries is determined through data analysis of household surveys from United States Agency for International Development (USAID) Demographic and Health Surveys (DHS) and UNICEF Multiple Indicator Cluster Surveys (MICS).