Malgré la multiplicité des études démontrant le comportement fascinant des animaux dans leur milieu naturel, quelques domaines de recherches demeurent difficiles à aborder. Ainsi, l’étude de certains aspects cognitifs nécessite un certain contrôle sur l’environnement afin de dissocier les influences écologiques et sociales de l’implication cognitive ; par exemple la cognition spatiale incluant la mémoire spatiale, les mécanismes d’orientation spatiale, ainsi que leur implication dans la navigation, tel que par la planification. L’étude de la cognition spatiale des chimpanzés sauvages s’est déroulée dans le Parc national de Taï, une forêt tropicale dense où les ressources potentielles sont abondantes et réparties sur un territoire de 25 km², avec une visibilité d’environ 30 mètres. De plus, les chimpanzés vivent dans une société du type fission-fusion, impliquant de multiples relations sociales. Toutefois, l’enregistrement précis de la position et des activités des chimpanzés, ainsi qu’une carte botanique précise, nous a permis de dissocier les effets écologiques, sociaux et cognitifs afin de mieux comprendre les relations entre ces différents facteurs. Par cette étude, nous montrons que les chimpanzés ont développé un mécanisme permettant une navigation précise grâce à une carte Euclidienne contenant des informations sur la direction et la distances vers des ressources connues. Ce mécanisme est extrêmement adapté et efficace par la connaissance précise de la localisation de milliers de ressources dans leur habitat. Ces capacités permettent d’augmenter leur efficacité en sélectionnant les ressources les plus productives, en les planifiant à l’avance et, de manière plus avancée, en planifiant le parcours le plus court à travers ces différentes ressources durant la journée lorsque la pression sociale requière une meilleure précision dans le choix des ressources. Ces découvertes illustrent d’abord les capacités extraordinaires des chimpanzés, et deuxièmement que les aspects cognitifs peuvent être expliqués dans le milieu naturel des animaux. / Whereas numerous studies demonstrated fascinating behaviour of animals in their natural habitat, some important areas of research were difficult to tackle in the field. This is the case of many studies on cognitive aspects that required controlled environment to dissociate ecological and social influence from cognition. One of these important areas of research is the spatial cognition including spatial memory, spatial orientation mechanisms and the practical use of these abilities to travel efficiently, such as planning skills. This study on spatial cognition in wild chimpanzees took place in Taï National Park, a tropical dense forest where potential food resources are highly abundant in their 25 km² territory, and the visibility is approximately 30 meters. Adding to this complexity, chimpanzees live in a fission-fusion society, maintaining relationships with each other. Nevertheless, with a precise recording of chimpanzee’s location and activities and a precise botanic map of the territory, we were able to dissociate the ecological, social and cognitive effects and understand some relationships between these factors. Here, we showed that wild chimpanzees developed a precise mechanism to navigate efficiently in their large area using a Euclidean map containing accurate information about direction and distance to the known resources. This mechanism is highly adapted and efficient as the chimpanzees have a precise knowledge of the resources location in their area, remembering the location of thousand trees location. These highly developed abilities allowed them to increase their efficiency by selecting the most productive resources, planning them in advanced and on a higher level to plan the shortest path through these major resources during the day when the social pressure induce a higher precision in resource selection. These findings highlight first the outstanding spatial abilities of wild chimpanzees and second that cognition can be better explained in animals’ natural complex environment. / Trotz zahlreicher Studien, die das faszinierende Verhalten von Wildtieren in ihrer natürlichen Umwelt dokumentieren, bleiben einige Studienfelder schwer erfassbar. So ist zum Beispiel bei der Erforschung von bestimmten kognitiven Aspekten die Rücksichtnahme auf den Umweltfaktor erforderlich, damit Umwelt- und Sozialeinfluss von den kognitiven Faktoren unterschieden werden können. Zu diesen Untersuchungsfeldern gehört die Raumkognition, welche das Raumgedächtnis, die Mechanismen der Raumorientierung sowie deren effizientes Nutzen durch die Schimpansen, z.B. durch ihre Fähigkeit zum Planen, einschließt. Die vorgestellte Studie über Raumkognition bei wild lebenden Schimpansen wurde im Nationalpark von Tai durchgeführt, das heißt, in einem dichten tropischen Wald, wo potentielle Ressourcen bei einer Sichtweite von ungefähr 30 Metern auf einem 25 qm großen Areal reichlich verteilt sind. Hinzu kommt, dass Schimpansen in einer Fission-Fusion Gesellschaftsstruktur leben, die vielfache soziale Beziehungen fördern. Jedoch, mit einer genauen Registrierung der räumlichen Lage und der Aktivitäten der Schimpansen und anhand einer präzisen botanischen Karte des Gebiets, konnten wir die Umwelt-, Sozial- und kognitiven Effekte gegeneinander abgrenzen und somit die zwischen diesen unterschiedlichen Faktoren bestehenden Beziehungen erfassen. In dieser Studie zeigen wir, dass Schimpansen einen besonderen Mechanismus zur Raumorientierung auf ihrem Gebiet entwickelt haben. Dabei verfügen sie über eine euklidische Mind-Karte mit präzisen Informationen über Richtungen und Entfernungen zu den bekannten Ressourcen. Durch ein genaues Wissen über die Verteilung der Nahrungsressourcen auf ihrem Gebiet ist dieser Mechanismus hoch effizient. Dank dieser Fähigkeiten werden Schimpansen immer effizienter, indem sie die ergiebigsten Ressourcen auswählen, dabei planende Fähigkeiten einsetzen und weiterhin indem sie an einem Tag die kürzeste Strecke zu den verschiedenen Ressourcen ausmachen, wenn der soziale Druck höchste Präzision in der Wahl der Nahrungsressourcen erfordert. Diese Erkenntnisse erhellen zuallererst die außergewöhnlichen Fähigkeiten der wild lebenden Schimpansen und beweisen, dass sich kognitive Mechanismen bei wild lebenden Tieren in ihrer natürlichen Umwelt besser erklären lassen.

Dans ce travail, nous nous intéressons à la navigation référencée vision d'un robot mobile équipé d'une caméra dans un environnement encombré d'obstacles possiblement occultants. Pour réaliser cette tâche, nous nous sommes appuyés sur l'asservissement visuel 2D. Cette technique consiste à synthétiser une loi de commande basée sur les informations visuelles renvoyées par la caméra embarquée. Le robot atteint la situation désirée lorsque les projections dans l'image de l'amer d'intérêt, appelés indices visuels, atteignent des valeurs de consigne prédéfinies. La navigation par asservissement visuel 2D nécessite de s'intéresser à trois problèmes : garantir l'intégrité du robot vis-à-vis des obstacles, gérer les occultations des amers d'intérêts et réaliser de longs déplacements. Nos contributions portent sur les deux derniers problèmes mentionnés. Dans un premier temps nous nous sommes intéressés à l'estimation des indices visuels lorsque ceux-ci ne sont plus disponibles à cause d'une occultation. La profondeur étant un paramètre déterminant dans ce processus, nous avons développé une méthode permettant de l'estimer. Celle-ci est basée sur une paire prédicteur/correcteur et permet d'obtenir des résultats exploitables malgré la présence de bruits dans les mesures. Dans un second temps, nous nous sommes attachés à la réalisation de longs déplacements par asservissement visuel. Cette technique nécessitant de percevoir l'amer d'intérêt dès le début de la tâche, la zone de navigation est limitée par la portée de la caméra. Afin de relaxer cette contrainte, nous avons élaboré un superviseur que nous avons ensuite couplé à une carte topologique intégrant un ensemble d'amers caractéristiques de l'environnement. La tâche de navigation globale peut alors être décomposée sous la forme d'une séquence d'amers à atteindre successivement, la sélection et l'enchainement des mouvements nécessaires étant effectués au sein du superviseur. Les travaux ont été validés par le biais de simula tions et d'expérimentations, démontrant la pertinence et l'efficacité de l'approche retenue.

Le but de cette thèse est de documenter la variabilité des teneurs en aérosols minéraux en Afrique de l’Ouest et de comprendre les mécanismes qui la contrôlent. L’analyse des concentrations mesurées au sol au Sahel montre que ce sont les transports d’aérosols sahariens qui sont responsables des maxima de concentration observés en saison sèche Marticorena et al. (2010). Ces évènements présentent une très forte variabilité à l’échelle intra-saisonnière et interannuelle mais une certaine persistance à l’échelle régionale. Quelles sont les conditions météorologiques qui expliquent cette variabilité ? La réponse à cette question ne peut être obtenue qu’au travers d’une analyse systématique et conjointe des conditions météorologiques régionales et des mesures d’aérosol désertiques sur le continent (concentration de surface, épaisseurs optiques en aérosols) et au large de l’Afrique de l’Ouest. Les mesures d’épaisseur optique en aérosols (AOT) permettent la surveillance globale du contenu atmosphérique en particules. Cependant la relation permettant de retrouver les concentrations massiques en (PM10) à partir des mesures d’épaisseur optique n’est pas toujours simple. Ainsi dans un premier temps l’analyse de la variabilité de la concentration en PM10 et des conditions météorologiques locales mesurées au sol, a permis de confirmer un cycle saisonnier régional présenté par Marticorena et al. (2010), caractérisé par un maximum de concentration en saison sèche et un minimum pendant la saison des pluies sur l’ensemble de trois stations. L’analyse du cycle diurne des concentrations a permis de voir qu’il est diffèrent selon les saisons. En saison sèche, le jet de basses couches (NLLJ en anglais) saharien semble moduler le cycle diurne des concentrations en particules mesurées au Sahel, tandis que l’évolution diurne des concentrations de poussière en saison des pluies apparaît être modulé par l’évolution des systèmes convectifs a l’échelle régionale.Dans un deuxième temps, une méthodologie basée sur une classification en types de temps a été proposée. Elle permet de mettre en évidence des situations météorologiques typiques pour lesquelles la relation AOT-PM10 est simplifiée, puis une modélisation de PM10 à partir de l’épaisseur optique. Pour cela deux approches ont été adoptées. D’abord une famille composée de six régimes de temps bruts a été définie décrivant la saisonnalité climatique. La mise en relation AOT-PM10 permet de voir que les régimes de temps caractéristiques du flux d’harmattan présentent une relation meilleure en terme de corrélation par rapport à la relation avant la séparation en type de temps. Ensuite six régimes de temps ayant un impact sur la variabilité interannuelle des aérosols ont été définis. Les régimes de temps obtenus sont caractérisés par une forte variabilité interannuelle et moins persistante que pour les régimes de temps bruts. Les régimes de temps sont caractérisés par des anomalies de circulation atmosphérique, soit cyclonique, soit anticyclonique, d’échelle synoptique et centrée sur le nord du domaine. L’intégration de l’ensemble de cette approche en régimes de temps permet d’obtenir des résultats satisfaisants dans la prévision des valeurs de PM10, ouvrant des perspectives en terme de système d’alerte précoce. / The aim of this thesis is to document the variability of the atmospheric dust content in West Africa and to understand the mechanisms that control it. The analysis of the concentrations measured ground in the Sahel shows that it is the transport of Saharan aerosols that are responsible for the maximum concentration observed in the dry season. These events have a very high variability at intra-seasonal and interannual scale with some persistence on a regional scale. What are the weather conditions that explain this variability? The answer to this question can be obtained only through a systematic analysis of regional weather and desert aerosol measurements on the continent (surface concentration, aerosol optical thickness) and of the West Africa. The aerosol optical thickness measurements (AOT) allow global monitoring of atmospheric particulate content. However the relationship allowing to find the concentrations (PM10) from the optical thickness measurement is not always simple. So at first the analysis of the variability of the PM10 concentration and local meteorological conditions measured on the ground, confirmed a regional seasonal cycle presented by Marticorena et al. (2010), characterized by a maximum concentration during the dry season and a minimum during the rainy season on all three stations. The analysis of the diurnal cycle concentrations allowed seeing that it differ depending on the season. In the dry season, the Saharian low level jet (NLLJ) appears to modulate the diurnal cycle of particulate concentrations in the Sahel, while the diurnal evolution of concentrations of the rainy season appears to be modulated by changes in convective systems has regionally. Secondly, a methodology based on a classification into weather types was proposed. It allows to highlight typical meteorological situations in which the AOT- PM10 relationship is simplified and modeling PM10 from the Aerosol Optical Thickness. For this, two approaches have been adopted. At first a family of six weather types has been defined describing the climate seasonality. The link between AOT and PM10 can allowed to see that the weather types characterise to harmattan flow have a better relationship in terms of correlation to the relationship before separating in weather type. Then six weather types affecting the interannual variability of aerosols were defined. The resulting weather patterns are characterized by high interannual variability and less persistent than for rough weather regimes. The weather patterns are characterized by atmospheric circulation anomalies, either cyclonic or anticyclonic at synoptic scale and centered on the northern area. The integration of all of this approach in weather types provides satisfactory results in forecasting PM10 values, opening perspectives in terms of early warning system.