Th. univ.--Informatique--Paris 8, 1994. / Bibliogr. p. 173-180. Index.

La distribution actuelle des espèces d’arbres des forêts tropicales humides amazoniennes est le résultat de processus dynamiques sur lesquels les perturbations passées, d’origine climatique ou anthropique, peuvent avoir jouées un rôle majeur. Des outils génétiques actuels associés à des méthodes d’analyses puissantes permettent d’inférer et de dater l’empreinte génomique des évènements démographiques subits par les populations naturelles. Le but de cette thèse est de contribuer à une vision d’ensemble de l’évolution démographique de la forêt tropicale humide du plateau des Guyanes pendant le Quaternaire. J’ai d’abord étudié les propriétés des microsatellites (répétitions simple de séquences, SSR) et les limites de leurs applications en tant que marqueurs moléculaires en phylogéographie. Plusieurs allèles SSR contenu dans diverses populations de trois genres d’arbres différents ont été séquencés et le polymorphisme, porté par chaque partie des fragments ADN contenant des SSR, a été étudié. J’ai observé que la quantité de variation génétique était aussi importante dans les régions encadrant le microsatellite que dans le SSR lui-même. Ces régions ont contribué significativement à l’information phylogénétique et ont parfois été la principale source de différenciation entre les individus et les populations. Cette expérience m’a permis de choisir la meilleure stratégie à adopter pour traiter les données de variation génétique des SSR dans des modèles démographiques. J’ai ensuite utilisé ces marqueurs SSR et des méthodes ABC pour étudier l’impact local des occupations humaines précolombiennes sur les forêts en Guyane française. Les changements démographiques subis par des populations de quatre espèces d’arbres ont été comparés entre cinq sites occupés et quatre sites non perturbés. Les perturbations naturelles et induites par l’homme ont contribué à la mise en place de la diversité observée actuellement, comme le suggère des signatures d’effet fondateur détectées sur les sites perturbés ou non. Néanmoins, la taille des populations fondatrices semble être proportionnelle à l’impact humain estimé, indiquant que les perturbations anthropique ont induit un remplacement des populations plus important que les processus écologiques naturels. Pour terminer, j’ai mené une étude de démographie comparative d’espèces d’arbres tropicaux à l’échelle régionale de la Guyane française. Cinq scénarios démographiques ont été testés pour neuf populations de huit espèces en utilisant des microsatellites nucléaires et des séquences chloroplastiques. Les changements démographiques les plus récents détectés convergent vers une signature générale d’expansion de la forêt humide depuis probablement la dernière glaciation. Cela peut suggérer, soit que la composition des forêts du plateau des Guyanes était différente, ou que le couvert forestier était moins étendu. Ce résultat constitue le premier indice de changement passé, probablement d’origine climatique, subi par les communautés forestières du plateau des Guyanes ; qui n’avait jusque-là pas pu être testé avec des méthodes standards en raison d’un manque de fossiles. En conclusion, j’ai recueilli des preuves génétiques que les perturbations, à différents échelles de temps, ont marqué la structure et la composition génétique des forêts du plateau des Guyanes. L’application de ces méthodes à d’autres régions Néotropicales pourrait contribuer, à l’avenir, à reconstruire l’histoire écologique de la forêt amazonienne de façon détaillée. / The current tree species distribution in Amazonian tropical rainforests is the outcome of dynamic processes in which past perturbations, climatic or anthropogenic, may have played a major role. Currently available genetic tools associated with powerful analytical methods allow inferring and dating the genomic imprint of demographic events undergone by natural populations. The aim of my thesis is to contribute to an overview of the demographic evolution of the tropical rainforest in the Guiana shield during the Quaternary. I have first studied the properties of microsatellites or Simple sequence repeat (SSR) and the limits in their applications as molecular markers in phylogeography. Several SSR alleles in multiple populations of three divergent tree genera have been sequenced and the sources of polymorphisms, carried by each portion of SSR-containing DNA amplicons, have been broken apart. I have observed that the amount of variation was as large in flanking regions as in the SSR itself. The former contributed significantly to the phylogenetic information and sometimes was the main source of differentiation among individuals and populations. This experiment allowed me to choose the best strategy to treat SSR variation in demographic modeling. I have subsequently used SSR markers and ABC methods to study the impact of pre-Columbian human settlements at the local level on rainforests in French Guiana. Demographic changes undergone by populations of four tree species were compared between five settled and four undisturbed sites. Both natural turnover and human-induced disturbances appeared as shaping currently observed genetic diversity, with signatures of founder effect both at disturbed and undisturbed sites. Nevertheless, the size of founding populations appeared to be proportional to the estimated human impact, suggesting that human-made disturbance caused deeper population turnover than background ecological processes. Finally, I have conducted a comparative demography study of tropical tree species at the regional level across French Guiana. Five demographic scenarios have been tested for nine populations from eight species using both nuclear microsatellites and chloroplastic sequences. The most recent demographic signals detected converge on a global signature of expansion of the rainforest since probably the last glaciation. This finding can suggest either that the composition of the Guiana shield rainforests was different, or that its global extent was smaller, during earlier epochs of the Pleistocene than today. This result is the first firm indication of changes undergone by the forest communities of the Guiana shield in the distant climatic past – something which could not be tested with standard methods due to almost complete lack of fossil evidence. In conclusion, I have gathered genetic evidence that disturbances, both in historical and geological times, have marked the structure and composition of forests in the Guiana shield.The extensive application of these methods to other regions of the Neotropics maycontribute, in the future, to the detailed reconstruction of the ecological history ofAmazonian forests.

Doctorat en sciences appliquées / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La (semi)stabilité, introduite par Mumford en 1963, sert à la construction d'espaces de modules de fibrés vectoriels par les méthodes de GIT. Dans la frontière de l'espace de modules compactifié apparaissent des faisceaux non localement libres. La thèse vise à proposer un nouveau stock d'objets de frontière plus maniables, dans le cas de dimension 2 et de rang 2, qui sont des fibrés sur des arbres de bulles A ayant S comme racine. La motivation vient de la théorie de jauge et de l'étude par Nagaraj-Seshadri et Teixidor i Bigas des fibrés sur des courbes réductibles. La semistabilité sur A dépend d'une polarisation, c'est à dire, d'un fibré en droites ample. Le domaine des paramètres de la polarisation est bien plus petit et les fibrés semistables sont plus rares en dimension 2 que dans le cas de courbes. Pour certaines polarisations, on donne des critères de semistabilité des fibrés sur A en fonction de leurs restrictions aux composantes de A. Bien que les faisceaux étudiés sur A soient des fibrés, leur sous-faisceaux potentiellement déstabilisants peuvent être juste réflexifs. On entreprend alors la classification des faisceaux réflexifs sur des arbres de bulles, basée sur les travaux de Burban-Drozd. On étudie ensuite les déformations des fibrés arboriformes. Le résultat principal est qu'un fibré stable sur A, pour certaines polarisations, est toujours la limite de fibrés stables sur S. Enfin, on compare le stock des fibrés stables arboriformes, limites d'instantons de charge 2 sur le plan projectif, avec celui de Markushevich-Tikhomirov-Trautmann, obtenu par une autre approche. / The (semi)stability, introduced by Mumford in 1963, was used for construction of moduli spaces of vector bundles by methods of GIT. In the boundary of the compactified moduli space appear non locally free sheaves. The thesis aims to propose a new stock of more manageable boundary objects, in the case of dimension 2 and rank 2, which are bundles on bubble trees A having S as root. Motivation comes from gauge theory and the study of bundles on reducible curves by Nagaraj-Seshadri and Teixidor i Bigas.The semistability on A depends on polarization, that is, on an ample line bundle. The domain of parameters of polarization is much smaller, and semistable bundles are more scarce in dimension 2 than in the case of curves. For certain polarizations, semistability criteria for bundles on A are given in terms of their restrictions to the components of A. Although the sheaves studied on A are bundles, their potentially destabilizing subsheaves can be just reflexive. Thence the classification of reflexive sheaves on bubble trees is undertaken, basing upon the work of Burban-Drozd. Next the deformations of tree-like bundles are studied. The main result is that a stable bundle on A, for certain polarizations, is always the limit of stable bundles on S. Finally, a comparison is made between the stock of stable tree-like bundles which are limits of instantons of charge 2 on the projective plane, and the one of Markushevich-Tikhomirov-Trautmann, obtained by a completely different approach.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Thèse en cotutelle : Université Laval, Québec, Canada et Université de Bordeaux Talence, France / Les forêt mélangées sont l'une des principales options de gestion pour stabiliser la production de biomasse forestière tout en réduisant l'impact du stress hydrique de plus en plus fréquent avec les changements globaux. Cependant, les effets interactifs entre diversité des espèces d'arbres et disponibilité en eau ont rarement été étudiés in situ, et encore moins en étudiant le fonctionnement du sol. Dans cette thèse, nous avons cherché à déterminer si les effets positifs de la diversité des espèces d'arbres sur le recyclage des nutriments étaient modulés par la disponibilité en eau. Pour répondre à cette question, deux sites appartenant au réseau mondial de diversité des arbres (TreeDivNet) ont été étudiés : ORPHEE dans le sud-ouest de la France et IDENT-SSM à Sault Ste. Marie au Canada. Ces deux sites expérimentaux manipulent la diversité des arbres (richesse des espèces d'arbres) et la disponibilité en eau (irrigation dans les deux cas, avec exclusion partielle des pluies à IDENT-SSM). Les travaux sont divisés en quatre chapitres : (1) la complémentarité spatiale verticale de la disponibilité des nutriments du sol, (2) la dépolymérisation de l'azote organique du sol, (3) la complémentarité temporelle dans les prélèvements de nutriments et les processus du sol, et (4) l'efficience d'utilisation des nutriments par les arbres. En examinant le cycle des nutriments dans les sols, nous avons constaté qu'une forte disponibilité en eau augmentait la dégradation de la matière organique (par les enzymes extracellulaires et la dépolymérisation des protéines), tandis qu'elle diminuait la minéralisation nette des nutriments. Un effet du mélange d'espèces d'arbres n'a été observé que dans la couche intermédiaire du sol, où l'on a trouvé une teneur en matières organiques et des activités enzymatiques plus élevées que dans les monocultures. Au cours de l'année, des différences dans la disponibilité des nutriments n'étaient visibles que lorsque la disponibilité en eau était suffisante : il y avait plus d'azote biodisponible dans les parcelles de pins en monoculture, tandis que le phosphore était plus important dans les parcelles de bouleaux en monoculture, par rapport aux autres traitements d'espèces. Malgré les variations saisonnières, ces tendances sont restées constantes entre les périodes de dormance et de végétation. En étudiant expérimentalement l'absorption des nutriments, nous avons observé une asynchronie de l'absorption lors du débourrement de la végétation: à ce stade phénologique, l'espèce sempervirente (pin) a pût prélever plus tôt que l'espèce décidue (bouleau), avec respectivement un avantage et un désavantage pour l'absorption des nutriments dans les parcelles mélangées. En ce qui concerne l'efficience d'utilisation des nutriments (NutUE), nous avons constaté que l'identité des espèces était un facteur plus important que la diversité des espèces. Bien que l'augmentation de diversité ait eu tendance à accroître la productivité aérienne et la biomasse de la litière, la dominance de certaines espèces dans les mélanges était le principal facteur contrôlant la NutUE (le bouleau sur le pin à IDENT-SSM et le pin sur le bouleau à ORPHEE). Ainsi, les processus biogéochimiques de la couche superficielle du sol ont été déterminés par la disponibilité en eau, les processus du sol intermédiaire par le mélange des espèces, et l'efficience d'utilisation des nutriments a été déterminée par l'identité des espèces plutôt que par le mélange. A l'inverse de l'effet prononcé des facteurs pris individuellement, nous n'avons pas observé d'effet interactif entre ceux-ci. Sur la base de l'ensemble de nos résultats, nous concluons que chacun des facteurs étudiés (disponibilité en eau, diversité des arbres et identité des espèces) joue un rôle significatif sur le recyclage des nutriments, même s'il n'y avait pas d'effets interactifs. / Mixed forests are one of the main management strategies to stabilize forest biomass production while reducing the impact of water stress, which is becoming more frequent as a result of global changes. However, the interactive effects between tree diversity and water availability have rarely been studied in situ, let alone while studying soil functioning. In this thesis, we sought to determine whether the positive effects of tree species diversity on nutrient cycling in forests were modulated by water availability. To answer this question, two sites belonging to the global tree diversity network (TreeDivNet) were studied: ORPHEE in southwestern France and IDENT-SSM in Sault Ste. Marie, Canada. These two experimental sites manipulate tree diversity (tree species richness) and water availability (irrigation in both cases, with partial rain exclusion at IDENTSSM). The work is divided into four chapters: (1) vertical spatial complementarity of soil nutrient availability, (2) soil organic nitrogen depolymerization processes, (3) temporal complementarity of nutrient uptake and soil nutrient processes, and (4) nutrient use efficiency by trees. When looking at belowground nutrient cycling, we found that high water availability increased organic matter breakdown (by extracellular enzymes and protein depolymerization), while it decreased net nutrient mineralization. An effect of mixing tree species was only detected in the mid soil layer, where we observed a higher amount of organic matter and enzyme activities compared to the monocultures. Throughout the year, differences in nutrient availability were only visible when water availability was sufficient: more bioavailable nitrogen was produced in the pine monocultures, while more phosphorus was produced in the birch monocultures, compared to the other species treatments. Despite seasonal variation, these trends remained consistent between the dormant and vegetative periods. When experimentally investigating nutrient uptake, we observed an asynchrony of uptake during budburst: at this phenological stage, the evergreen species (pine) was able to take up nutrients earlier than the deciduous species (birch), with an advantage and a disadvantage respectively for nitrogen uptake in the mixed plots. Finally, we found that species identity was a stronger driver than species diversity for aboveground nutrient use efficiency (NutUE). Although increasing tree species tended to increase aboveground productivity and litterfall biomass, certain species dominance drove NutUE trends (i.e. birch dominance over pine at IDENT-SSM and pine over birch at ORPHEE). In summary, surface soil biogeochemical processes were driven by water availability, intermediate soil processes by species mixing, and nutrient use efficiency was driven by species identity rather than mixing. In contrast to the pronounced effect of individual factors, we did not observe an interactive effect between them. Based on all of our results, we conclude that each of the factors studied (water availability, tree diversity, and species identity) had an important role in nutrient cycling, even though there were no interactive effects.

De nombreuses applications de classification binaire, telles que la prédiction de fraude et la prédiction de rétention, impliquent des ensembles de données déséquilibrées. Bien que les méthodes d'ensemble soient les mieux adaptées à ces contraintes, les règles de décision produites sont difficiles à interpréter en tant que groupe en raison de leur nombre et de leurs redondances sous-jacentes. Il est donc intéressant de simplifier les méthodes d'ensemble apprises en un petit ensemble équivalent de conditions sans sacrifier la performance à la simplicité. En interprétant simplement un arbre de décision comme un empilement de fonctions indicatrices binaires et un modèle linéaire, nous proposons une méthode qui apprend le sous-ensemble efficace d'indicateurs qui relie les données à un espace de représentation de faible dimension où elles deviennent linéairement séparables. Ces fonctions binaires permettent à un large éventail d'algorithmes d'apprentissage automatique simples d'être efficaces et sont également plus faciles à analyser, à étudier ou à valider par les experts du domaine que les branches initiales de l'arbre dans l'ensemble appris. / Many binary classification applications, such as churn prediction and fraud detection, involve unbalanced large datasets. While ensemble trees are the most suited algorithms given these constraints, the decision rules produced are hard to interpret as a group due to their number and their underlying redundancies. It is then of interest to simplify the learned ensemble trees into a small equivalent set of conditions without trading performance for simplicity. By simply interpreting a decision tree as a stack of binary indicator functions and a linear model, we propose a method that learns the effective subset of indicators that map the data to a low dimension feature space where it becomes linearly separable. These binary functions enable a wide range of simple machine learning algorithms to be efficient and are also easier to analyze, investigate or validate by domain experts than the initial tree branches in the learned ensemble.

Dans ce mémoire de maîtrise, nous présentons dans un premier temps un algorithme de l'état de l'art appelé Forêts aléatoires introduit par Léo Breiman. Cet algorithme effectue un vote de majorité uniforme d'arbres de décision construits en utilisant l'algorithme CART sans élagage. Par après, nous introduisons l'algorithme que nous avons nommé SORF. L'algorithme SORF s'inspire de l'approche PAC-Bayes, qui pour minimiser le risque du classificateur de Bayes, minimise le risque du classificateur de Gibbs avec un régularisateur. Le risque du classificateur de Gibbs constitue en effet, une fonction convexe bornant supérieurement le risque du classificateur de Bayes. Pour chercher la distribution qui pourrait être optimale, l'algorithme SORF se réduit à être un simple programme quadratique minimisant le risque quadratique de Gibbs pour chercher une distribution Q sur les classificateurs de base qui sont des arbres de la forêt. Les résultasts empiriques montrent que généralement SORF est presqu'aussi bien performant que les forêts aléatoires, et que dans certains cas, il peut même mieux performer que les forêts aléatoires. / In this master's thesis, we present at first an algorithm of the state of the art called Random Forests introduced by Léo Breiman. This algorithm construct a uniformly weighted majority vote of decision trees built using the CART algorithm without pruning. Thereafter, we introduce an algorithm that we called SORF. The SORF algorithm is based on the PAC-Bayes approach, which in order to minimize the risk of Bayes classifier, minimizes the risk of the Gibbs classifier with a regularizer. The risk of Gibbs classifier is indeed a convex function which is an upper bound of the risk of Bayes classifier. To find the distribution that would be optimal, the SORF algorithm is reduced to being a simple quadratic program minimizing the quadratic risk of Gibbs classifier to seek a distribution Q of base classifiers which are trees of the forest. Empirical results show that generally SORF is almost as efficient as Random forests, and in some cases, it can even outperform Random forests.

En développant des outils pour étudier les chaînes de Markov réversibles ainsi qu’une classification des arbres par leur constante de branchement, on pourra traiter du problème du retour à l’origine d’une marche aléatoire sur un arbre. Ces mêmes outils nous permettront d’étudier la percolation sur les arbres. En particulier, il sera possible de relier explicitement la constante de branchement d’un arbre à la valeur critique pour la marche aléatoire biaisée et à la valeur critique de percolation. Par la suite, on détaille comment en arriver à des bornes intéressantes pour deux valeurs critiques du processus de contact sur l’arbre homogène, un résultat de Pemantle. On généralise aussi un résultat de Schinazi qui nous permet de trouver une borne inférieure pour la valeur critique de survie du processus de contact sur le recouvrement universel d’un graphe fini.

Dans la présente thèse nous étudions l'extraction d'arbres dans des graphes arêtes-coloriés.Nous nous concentrons sur la recherche d'arbres couvrants proprement arête-coloriés et faiblement arête-coloriés, notée PST et WST. Nous montrons que les versions d'optimisation de ces problèmes sont NP-Complete dans le cas général des graphes arêtes-coloriés, et nous proposons des algorithmes pour trouver ces arbres dans le cas des graphes arêtes-coloriés sans cycles proprement arêtes-coloriés.Nous donnons également quelques limites de nonapproximabilité. Nous proposons des conditions suffisantes pour l'existence de la PST dans des graphes arêtes-coloriés (pas forcément propre), en fonction de différents paramètres de graphes, tels que : nombre total de couleurs, la connectivité et le nombre d'arêtes incidentes dedifférentes couleurs pour un sommet. Nous nous intéressons aux chemins hamiltoniens proprement arêtes-coloriés dans le casdes multigraphes arêtes-coloriés. Ils présentent de l'intérêt pour notre étude, car ce sontégalement des arbres couvrants proprement arêtes-coloriés. Nous établissons des conditions suffisantes pour qu'un multigraphe contienne un chemin hamiltonien proprement arêtes-coloriés, en fonction de plusieurs paramètres tels que le nombre d'arêtes, le degré d'arêtes, etc. Puisque l'une des conditions suffisantes pour l'existence des arbres couvrants proprement arêtes-coloriés est la connectivité, nous prouvons plusieurs bornes supérieures pour le plus petit nombre de couleurs nécessaires pour la k-connectivité-propre. Nous énonçons plusieurs conjectures pour les graphes généraux et bipartis, et on arrive à les prouver pour k = 1.