Dans ce document, on suppose que l’aléa provient du tirage de l’échantillon (inférence basée sur le plan de sondage). Chaque échantillonnage conduit à une variance dite d’échantillonnage. Après déroulement d’une enquête, l’estimation de cette variance va servir de mesure de précision (ou d’incertitude) pour les estimateurs des paramètres étudiés. La cohorte Elfe, démarrée en 2011, comprend plus de 18 000 enfants dont les parents ont donné leur consentement à l’inclusion. Dans chacune des maternités sélectionnées, les nourrissons de la population d’inférence nés durant quatre périodes spécifiques représentant chacune des quatre saisons de l’année 2011 ont été sélectionnés. Elfe est la première étude longitudinale de ce type en France, suivant les enfants de leur naissance à l’âge adulte. Elle aborde les multiples aspects de la vie de l’enfant sous l’angle des sciences sociales, de la santé et de la santé-environnement. La cohorte Elfe a été sélectionnée selon un plan de sondage non standard appelé échantillonnage produit, avec les sélections indépendantes d’un échantillon de maternités et d’un échantillon de jours. Le suivi de l’enfant commence dès ses premiers jours, à la maternité. Ensuite, lorsque les enfants fêtent leurs deux mois, les parents sont contactés pour un premier entretien téléphonique, puis au premier anniversaire des enfants, à leurs deux ans, 3 ans et demi et cinq ans et demi. L’enquête est longitudinale. Le premier chapitre de cette thèse introduit des notions relatives à la théorie des sondages et présente l’enquête Elfe (Etude Longitudinale Française depuis l’Enfance) ; ses données serviront d’illustration aux résultats théoriques issus de cette thèse. Le deuxième chapitre porte sur le plan produit et propose dans un cadre théorique général des estimateurs sans biais et des estimateurs simplifiés de variance pour traiter ce plan. Il est aussi montré que ce plan est en général moins efficace que celui classique à deux degrés d’échantillonnage. Le chapitre trois est en continuité avec le précédent : pour le plan produit, cinq estimateurs sans biais de type Yates-Grundy sont proposés à partir de cinq différentes décompositions possibles de la variance. Le chapitre quatre est un article permettant au lecteur de différencier le plan produit du plan à deux degrés, et de mettre en pratique les étapes d’échantillonnage et d’estimation sous les logiciels R, SAS et Stata. Le chapitre cinq est lui, consacré à la variance et l’estimation de la variance pour une enquête de type cohorte avec processus de non-réponse monotone. Le chapitre six est un rapport méthodologique pour les utilisateurs où l’estimation de la variance appropriée au plan Elfe est expliquée et mise en œuvre avec les logiciels R, SAS et Stata. Tous les résultats des études par simulation présentés dans ce document sont reproductibles, les codes étant proposés en annexe. / In this document, we are interested in estimation under a design-based framework, where the randomness arises from the sample selection. Each sampling leads to a sampling variance. After the survey, the estimation of this variance will serve as a measure of precision (or uncertainty) for the estimators of the parameters under study. The 2011 ELFE cohort comprises more than 18,000 children whose parents consented to their inclusion. In each of the selected maternity units, targeted babies born during four specific periods representing each of the four seasons in 2011 were selected. ELFE is the first longitudinal study of its kind in France, tracking children from birth to adulthood. It will examine every aspect of these children’s lives from the perspectives of health, social sciences and environmental health. The ELFE cohort was selected through a non-standard sampling design that is called cross-classified sampling, with independent selections of the sample of maternity units and of the sample of days. In this work, we propose unbiased variance estimators to handle this type of sampling designs, and we derive specific variance estimators adapted to the ELFE case. Tracking of the babies starts when they are just a few days old and still at the maternity unit. When the children reach the age of two months, the parents are contacted for the first telephone interview. When the children are one year old, and again when they reach the ages of two, three and a half years and five and a half years, their parents will once more be contacted by telephone. The survey is longitudinal.The first chapter of this thesis introduces concepts related to the theory of survey design and presents the survey ELFE (French Longitudinal Study from Childhood); its data will be used as illustration for the theoretical results derived in this thesis. The second chapter focuses on the cross-classified design and provides unbiased estimators and simplified variance estimators to treat this design in a general theoretical framework. It is also shown that this design is generally less efficient than the conventional two-stage sampling design. Chapter three is in continuity with the previous one : for the cross-classified sampling design, five unbiased Yates-Grundy like variance estimators are available from five different possible decomposition of the variance. Chapter four is an article allowing the reader to make the difference between the cross-classified sampling design and the two-stage sampling design, and to implement the steps of sampling and estimation under the softwares R, SAS and Stata. Chapter five is devoted to variance computation and variance estimation for a cohort survey with monotone non-response. Chapter six is a methodological report to users in which the appropriate variance estimation for the ELFE design is explained and implemented with softwares R, SAS and Stata. All the results of simulation studies presented in this document are reproducible, the codes being proposed in the annex.

La simulation médicale est un domaine de recherche de plus en plus actif. Malgré les avancées observées ces dernières années, le modèle complet du patient virtuel reste un objectif ambitieux. Il existe encore de nombreuses opportunités de recherche, notamment concernant la modélisation mécanique des conditions aux limites. Jusqu'à présent, la majorité des travaux était consacrée à la simulation d'organes, ces derniers étant généralement simulés seuls. Cette situation pose problème car l'influence des organes environnants sur les conditions aux limites est négligée. Ces interactions peuvent être complexes, impliquant des contacts mais aussi des liaisons mécaniques dues aux tissus conjonctifs. Ainsi, les influences mutuelles entre les structures anatomiques sont souvent simplifiées, diminuant le réalisme des simulations. Cette thèse visé à étudier l'importance des tissus conjonctifs, et plus particulièrement d'une bonne modélisation des conditions aux limites. Dans ce but, le rôle des ligaments lors d'une intervention chirurgicale par laparoscopie a été étudié. Afin d'améliorer le réalisme des simulations, un modèle mécanique dédié aux tissus conjonctifs, basée sur la mécanique des milieux continus et un ensemble de nœuds à 6 degrés de liberté a été développée. En outre, les travaux sur les tissus conjonctifs ont donné lieu à la mise au point d'une méthode de modélisation utilisée dans le cadre des robots déformables. Cette méthode permet un contrôle précis, et temps-réel, d'un bras robotisé déformable. L'utilisation de nœuds orientables a donné lieu à un modèle à nombre de degrés de liberté réduit, permettant de reproduire le comportement de structures plus complexes. / Despite the promising advances done in medical simulation, the complete virtual patient’s model is yet to come. There are still many avenues for improvements, especially concerning the mechanical modeling of boundary conditions.So far, most of the work has been dedicated to organs simulation, which are generally simulated alone. This raises a real problem as the role of the surrounding organs in boundary conditions is neglected. However, these interactions can be complex, involving contacts but also mechanical links provided by layers of soft tissues known as connective tissues. As a consequence, the mutual influences between the anatomical structures are generally simplified, weakening realism of simulations.This thesis aims at studying the importance of the connective tissues, and especially of a proper modeling of the boundary conditions. To this end, the role of the ligaments during laparoscopic liver surgery has been investigated. In order to enhance the simulations’ realism, a mechanical model dedicated to the connective tissues has been worked out. This has led to the development of a physically-based method relying on material points that can, not only translate, but also rotate themselves. The goal of this model is to enable the simulation of multiple organs linked by complex interactions.In addition, the work on the connective tissues model has been derived to be used in soft robotics. The principle of relying on orientable material points has been used to developed a reduced model that can reproduce the behavior of more complex structures. The objective of this work is to provide the means to control – in real-time – a soft robot made of a deformable arm.

Inventées au milieu des années 1980, nous assistons actuellement au développement à grande échelle des interfaces tactiles multipoints. Par comparaison avec la souris, les écrans multipoints nécessitent un nouveau processus d'étude afin de comprendre les changements apportés par cette technologie. Le travail déjà effectué avec d'autres périphériques d'entrée doit être repris à zéro afin de formuler de nouvelles théories pour la création d'interfaces tactiles multipoints. La manipulation à trois dimensions (3-D) d'un objet nécessite le contrôle de six degrés de liberté. Trois sont responsables de la position de l'objet et trois contrôlent son orientation. Dans ce mémoire, nous nous focalisons sur la manipulation 3-D d'un objet à l'aide de surfaces tactiles multipoints. Plus précisément, nous avons étudié le lien entre le périphérique d'entrée (ici la surface multipoint) et la tâche à effectuer (ici la manipulation 3-D). En premier lieu, nous avons introduit une taxonomie pour la représentation des techniques d'interaction 3-D spécifiques aux écrans multipoints. Cette taxonomie nous a permis de mettre en avant l'influence des stratégies de conception des techniques en termes d'intégration de degrés de liberté. Par la suite, nous avons mené une étude concernant les techniques d'interactions permettant le positionnement 3-D d'un objet. Nous avons présenté deux nouvelles techniques, tirant profit des capacités offertes par les écrans multipoints. L'évaluation de ces techniques nous révéla des conclusions quant à la coordination de l'utilisateur dans la réalisation de la tâche. Enfin, nous avons introduit une nouvelle technique d'interaction de manipulation 3-D. Cette technique a été évaluée plus rapide que les techniques existantes et nous avons pu déterminer les raisons expliquant cette performance accrue. Ces travaux, qui s'intéressent à la coordination de l'utilisateur lors de la réalisation de tâches 3-D à l'aide de surfaces multipoints, recommandent une approche favorisant la séparation des degrés de liberté, dans le but de pouvoir paralléliser les actions de l'utilisateur afin de tirer profit de la bande passante d'entrée plus importante offerte par les écrans multipoints. / Invented in the mid-1980s, we are currently witnessing large-scale development of multitouch interfaces. Compared with the traditional mouse, multitouch displays require rethinking from scratch interaction techniques in order to understand the changes brought by this technology and formulate new theories. Manipulating three-dimensional (3-D) objects require the control of six degrees of freedom. Three are responsible for the object's position and three control the orientation. In this work, we focused on 3-D manipulation of an object using multitouch displays. Specifically, we studied the relationship between the input device (the multitouch display) and the task (3-D manipulation). First, we introduced a taxonomy for the representation of 3-D interaction techniques specific to multitouch displays. This taxonomy allowed us to highlight the influence of design strategies in terms of integration of degrees of freedom.Subsequently, we conducted a study of interaction techniques for 3-D positioning of an object. We presented two new techniques, which take advantage of capabilities offered by multitouch displays. The evaluation of these techniques revealed us results regarding the user coordination in realizing the task. Finally, we introduced a new interaction technique to handle 3-D manipulation. This technique was evaluated faster than existing techniques and we were able to determine the reasons for the improved performance.This work, which focus on the user coordination when using multitouch displays to perform 3-D tasks, recommend an approach that favors the separation of degrees of freedom, in order to parallelize the user actions so as to take advantage of the extra input bandwidth offered by this type of input devices.

La calculabilité est centrée autour de la notion de fonction calculable telle que définie par Church, Kleene, Rosser et Turing au siècle dernier. D'abord focalisée sur les nombres entiers, la calculabilité a été généralisée aux ensembles, notamment par le biais de la théorie axiomatique des ensembles de Kripke-Platek. Dans cette thèse, nous définissons une notion générale de calculabilité, les sous-calculabilités, dont les axiomes sont satisfaits à la fois par de nombreux fragments récursifs de la calculabilité classique, mais également par des calculabilités d'ordre supérieur sur les ensembles admissibles. Nous montrons, sur cette structure composée d'une énumération de fonctions totales et d'une énumération de fonctions partielles, que les théorèmes classiques de calculabilité (isomorphisme de Myhill, Rogers, théorème s-m-n,point fixe de Kleene, théorème de Rice, créativité, etc.) sont présents sous différentes formes alors même que les sous-calculabilités ne comprennent qu'un fragment des objets de la calculabilité classique. Les structures de degrés associées aux notions de récursivité que nous définissons reflètent également des propriétés de la calculabilité (degrés intermédiaires, high, low, etc.), mais nos réductions étant plus fortes, une structure fine apparaît à l'intérieur même des degrés récursifs. Finalement, nous montrons que les calculabilités sur les admissibles sont interprétables dans le formalisme des sous-calculabilités. En particulier, les énumérations des ensembles alpha-finis et alpha-énumérables présents dans ce contexte nous permettent de transférer certains résultats d'un modèle à l'autre. / Computability is centered on computable functions, as defined by Church, Kleene,Rosser and Turing in the twentieth century. Initially focused on integers,computability has been generalised to sets, in particular thanks toKripke-Platek's Axiomatic Set Theory.In this thesis, we define a general notion of computability,sub-computabilities, whose axioms are satisfied by numerous recursive fragmentsof classical computability, and also by higher-order computabilities overadmissible sets. We show how in sub-computabilities, containing an enumeration oftotal functions and an enumeration of partial functions, classical theoremssuch as Myhill and Rogers isomorphisms, s-m-n theorem, Kleene's fixed-point orRice's theorem hold in a slightly different way, even if a large part ofthe objects of computability are missing. Along with each of thesesub-computabilities and their different notions of recursivity comes a structureof degrees (with intermediate, high and low degrees, etc.), refining theclassical one, our notions of recursivity being stronger.Moreover, we show how admissible computability can be interpreted through theformalism of sub-computabilities. In particular, the enumerations ofalpha-finite and alpha-enumerable sets present in this setting allowsome interesting results to be carried from one model to the other.

De nos jours, les entreprises des pays émergents sont devenues très concurrentielles grâce entre autres à leurs coûts de main-d'oeuvre relativement faibles. Dans cette optique, les entreprises nord-américaines doivent revoir certaines de leurs pratiques de gestion dans le but d'obtenir une source d'avantage compétitif autrement que par la réduction des salaires. C'est dans cette perspective que la mobilisation des ressources humaines s'avère être une solution intéressante pour les organisations capitalistes. Plusieurs études ont fait des liens entre différentes pratiques de gestion des ressources humaines et la mobilisation du personnel. Par ailleurs, d'autres études ont suggéré des liens entre «l'empowerment» et la mobilisation du personnel. Dans le même ordre d'idées, les auteurs suivants: Lawler et al. (1986) et Wils et al. (1999), rapportent que le partage d'information, le développement des compétences et «l'empowerment» augmentent le degré de mobilisation du personnel (Tremblay et al. 2000). D'autres auteurs ont également indiqué que le «feed-back» du supérieur immédiat est significativement corrélé avec la mobilisation du personnel (Tremblay et al. 1998); cité dans Tremblay et al. 2000). Par contre, peu d'études empiriques ont été réalisées sur la contribution de «l'empowerment» dans la relation entre certaines pratiques de gestion des ressources humaines et la mobilisation du personnel. Le principal objectif de ce mémoire était d'identifier le type d'effet de «l'empowerment» (impact) dans la relation entre certaines pratiques de gestion des ressources humaines et la mobilisation. Dans le but de vérifier nos hypothèses de recherche, nous avons utilisé un échantillon de 847 répondants provenant d'une base de données d'une étude réalisée sur la mobilisation auprès de plusieurs succursales bancaires du Québec. Les résultats obtenus n'ont pas démontré que «l'empowerment» (impact) avait un effet modérateur dans la relation entre les PGRH et la mobilisation. Néanmoins, «l'empowerment» (impact) et deux de nos pratiques de gestion des ressources humaines («feed-back» du supérieur immédiat et communication «top-down») se sont avérés positivement liés à la mobilisation dans le changement. Ces deux mêmes pratiques se sont également avérées significatives avec la mobilisation dans le poste. Ces résultats ont un apport théorique intéressant, car ils viennent confirmer les écrits sur le sujet dans la littérature scientifique et par le fait même fournir une explication additionnelle au fonctionnement du concept de la mobilisation. Ces résultats procurent également des implications pratiques intéressantes pour les gestionnaires qui veulent augmenter la mobilisation de leur personnel. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Mobilisation, «Empowerment», Pratiques de gestion des ressources humaines, Rétroaction du supérieur immédiat, Communication descendante.

Cette thèse est dédiée à l'étude des pavages : des ensembles de coloriages du plan discret respectant des contraintes locales données par un jeu de tuiles. Nous nous penchons en particulier sur les liens qui unissent les pavages et la calculabilité. Les pavages étant des ensembles effectivement clos particuliers, nous étudions dans un premier temps la structure des ensembles de degrés Turing des pavages, la comparant à celle des ensembles effectivement clos en général : pour tout ensemble effectivement clos il existe un pavage qui a les même degrés Turing à 0 près, le degré des ensembles récursifs. De plus les pavages ne contenant pas de membre récursif ont une structure particulière : ils contiennent toujours un cône de degrés Turing, un degré Turing et tous les degrés qui lui sont supérieurs. Dans un second temps, nous étudions les ensembles de périodes des pavages, pour diverses notions de périodicité, parvenant à des caractérisations à l'aide de classes de complexité ou de calculabilité pour chaque notion étudiée. Enfin nous nous intéressons à la difficulté calculatoire des problèmes de la factorisation et de la conjugaison, des notions de simulation et d'équivalence adaptées aux spécificités des pavages. / This thesis is dedicated to the study of subshifts of finite type (SFTs) : sets of colorings of the discrete plane which respect some local constraints given by a set of forbidden patterns. We study the links between SFTs and computation. SFTs being specific effectively closed classes, we fist study their Turing degree structure, comparing it to the one of effectively closed classes in general: for any effectively closed class, there exist an SFT having the same Turing degrees except maybe 0, the degree of recursive sets. Furthermore, SFTs containing no recursive member have a particular structure: they always contain a cone of Turing degrees, ie. a Turing degree and all degrees above it. We then study the sets of periods of SFTs, for different notions of periodicity, reaching characterizations by means of computational complexity classes or computability classes for each notion introduced. Finally we look at the computable hardness of the factorization and conjugacy problems, the right notions of simulation and equivalence for SFTs.

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Les ressources en eau de l'Himalaya, vitales pour 800 millions de personnes, proviennent majoritairement de la mousson et de la fonte de la cryosphère. L'impact du changement climatique sur ces ressources, particulièrement important dans cette région selon le GIEC (2007), est un questionnement majeur à l'échelle de la chaîne himalayenne. Dans ce contexte, la quantification des composantes pluviales, nivales et glaciaires du bilan hydrologique est primordiale. A cet effet, un modèle hydrologique conceptuel distribué (HDSM) a été développé pour estimer la répartition de ces composantes dans les écoulements de la rivière Dudh Koshi de 2001 à 2005. Son bassin versant (3 700 km²), dont le point culminant est le Mont Everest, est situé à l'est du Népal. Les surfaces enneigées, calées à partir de données satellitaires, ainsi que les débits, sont correctement simulés par le modèle. Toutefois, le facteur de fonte glaciaire est surestimé, entrainant une composante glaciaire d'environ 60% des débits annuels, contre 5% selon la littérature. Cette surestimation compense une sous-estimation significative des précipitations, notamment solides. Après une correction des précipitations, les composantes pluviale, nivale et glaciaire expliquent respectivement, 63%, 9% et 29% des débits annuels de la Dudh Koshi sur la période 20012005. Pour compléter cette modélisation, les perceptions de la population sur les variations hydro-climatiques, obtenues à partir d'enquêtes dans les villages, ont été comparées aux données quantitatives utilisées et simulées par le modèle HDSM de 1977 à 2007. Cette comparaison la sous-estimation des précipitations solides. Les résultats mettent aussi en évidence une diminution significative des précipitations (totales, liquides et solides) en décembre, et une augmentation significative, non perçue par la population, des températures annuelles mesurées sur les 30 dernières années. Les deux approches, par modélisation et par enquêtes, soulignent les incertitudes importantes des données hydro-climatiques du bassin versant de la Dudh Koshi. Ces incertitudes limitent la compréhension des processus hydro-nivoglaciaires et l'estimation des impacts du changement climatique sur la ressource en eau de ce bassin. Les perceptions, bien qu'elles soient également associées à des incertitudes, apportent des informations complémentaires cruciales pour améliorer ces connaissances et la critique des données quantitatives de ce milieu de haute montagne himalayenne. / The Himalayan water resources, vital for 800 millions of people, come mainly from the monsoon and from the melting of the cryosphere. The impact of the climate change on these resources, especially significant in the area, is a major issue in the Himalayan range. In this context, the assessment of the rainfall, snowmelt and icemelt components of the water balance is crucial. Consequently, a distributed conceptual hydrological model (HDSM) was developed to estimate the contribution of each component to the Dudh Koshi River flows from 2001 to 2005. The Dudh Koshi River basin (3 700 km²), with the Mount Everest as highest peak, is located in Eastern Nepal. The snow cover areas, calibrated with satellite data, and as well as the runoff are correctly simulated by the model. Nevertheless, the ice degree-day factor is overestimated, leading to an icemelt contribution around 60% of annual discharge, against 5% in the literature. This overestimation offsets a significant underestimation of precipitation, especially solid precipitation. After a correction of the precipitation, the contributions of rainfall, snowmelt and icemelt represent respectively 63%, 9%, and 29% of the Dudh Koshi annual discharge from 2001 to 2005. To complete this modeling, perceptions of the population on the hydro-climatic variability, obtained by interviews in the villages, were compared to the quantitative data used and simulated by the model HDSM from 1977 to 2007. This comparison confirms the underestimation of precipitation, especially solid. These results also show a significant decrease of precipitation in December and a significant increase, not perceived by population, of the measured annual temperature on the last thirty years. Both approaches by modeling and interviews highlight large uncertainties on the hydro-climatic data of the Dudh Koshi River basin. These uncertainties limit the understanding of hydrological and cryospheric processes and the assessment of climate change impacts on the water resources of this basin. Although they are also uncertain, the perceptions bring crucial complementary information to improve this knowledge and the analysis of the quantitative data of this high mountain Himalayan area.

Pour rendre compte physiquement de la manipulation d'un objet virtuel dans l'espace ou sur un plan, la plupart des dispositifs haptiques actuels font appel à des actionneurs à un seul degré de liberté, dont les actions sont couplées par diverses liaisons mécaniques (type pantographe). La technologie piézoélectrique est une solution avantageuse dans ce domaine d'utilisation, pour son important effort massique, le travail à faible vitesse, et surtout la capacité à motoriser plusieurs degrés de liberté à partir d'un seul actionneur. Pour cette raison, un translateur piézoélectrique plan à onde stationnaire est étudié. Un modèle simplifié est élaboré pour offrir une interprétation globale des phénomènes de contact. Il est établi selon le formalisme du graphe informationnel causal qui met en évidence deux asservissements applicables au domaine haptique : un retour d'effort actif par le contrôle en force, et une solution alternative comparable à un embrayage, qualifié de retour d'effort dissipatif.

L'optique adaptative (OA) permet de corriger les effets induits par la turbulence atmosphérique, qui dégradent la résolution des télescopes et donc la qualité des images. Introduits dans les années 1990, les systèmes d'OA deviennent désormais tomographiques, permettant l'analyse du volume turbulent pour une correction à grand champ. Ceci s'accompagne d'une forte augmentation de la complexité des OA des futurs grands télescopes. Les nouveaux concepts d'OA souvent à grands nombres de degrés de liberté (GNDL) requièrent des lois de commande innovantes respectant les contraintes temps réel. Plusieurs aspects originaux sont abordés. Pour les GNDL, le point d'entrée est le choix de la base de représentation de la phase. Deux voies sont explorées : avec une formulation zonale, des méthodes Fourier sont étudiées pour la reconstruction statique de front d'onde ; une nouvelle stratégie combinant méthodes Fourier et méthodes itératives est développée pour adapter la commande optimale linéaire quadratique gaussienne (LQG) aux GNDL. On traite ensuite le problème des dynamiques temporelles des grands miroirs déformables. Pour des dynamiques linéaires, la commande optimale minimisant la variance résiduelle est obtenue comme solution d'un problème LQG à temps discret. Ceci permet aussi de quantifier la dégradation de performances pour des commandes sous-optimales. Cette approche est appliquée à la commande des miroirs de basculement destinés aux grands télescopes. On montre que négliger la dynamique conduit à une dégradation significative des performances. Une autre application est traitée : la coordination d'un miroir lent et d'un miroir rapide (concept woofer-tweeter).