Les travaux de cette thèse se placent dans le cadre de la robotique mobile terrestre. Un prototype innovant de robot à géométrie variable capable de franchir divers obstacles (escaliers, trottoirs...) est présenté et analysé. Le retour d'expérience nous donne des pistes pour évoluer vers un robot autonome. L'étude de la déformation d'un robot muni de n degrés de liberté est présentée et formalisée comme un problème de satisfaction de contraintes. L'objectif est d'actionner les articulations du robot tout en conservant la tension de la chenille qui transmet l'effort des moteurs de propulsion. Des outils d'analyse par intervalles sont utilisés pour proposer une solution. Un autre aspect du contrôle d'un robot à géométrie variable est ensuite étudié pour fournir une méthode autonome de déformation lors de phases de franchissement d'obstacles. Un réseau de neurones est entraîné via un algorithme génétique dans le but de franchir un escalier. Le prototype existant nous permet de valider expérimentalement ces résultats.

Afin de protéger les littoraux maritimes des effets dévastateurs, les digues à talus maritimes sont le plus souvent utilisées. Les dysfonctionnements possibles de ce type d’ouvrage à talus sont la rupture de la carapace conduisant ensuite à la rupture d’ensemble de la structure et les franchissements dépassant le critère de sécurité. L’un des plus utilisé, le modèle semi-empirique de Van der Meer (1987), a été développé pour décrire les conditions de stabilité des digues en enrochements sous l’action de la houle. Ce modèle s’avère incapable de décrire précisément l’influence de la perméabilité réelle du noyau sur la stabilité de la carapace. D’autre, pour une digue, un accroissement du niveau du plan d’eau accompagné par des houles d’intensité accrue va conduire à des aléas de rupture et de franchissement bien supérieurs à ceux prévus lors de la conception de l’ouvrage. Pour le premier modèle physique étudié d’une digue en enrochement naturel, nous avons cherché une relation empirique entre le paramètre P utilisé dans le modèle de VdM et le coefficient de perméabilité Ks réel du milieu poreux constituant le noyau par les deux approches. Le deuxième modèle physique d’une digue en enrochement artificiel est d’étudier différentes solutions de renforcement de digues maritimes existantes vis-à-vis de la remontée du niveau des mers et océans due au changement climatique. Nous validons avec les modèles classiques de prédiction pour le scénario initial de niveau marin et proposons de modifications des formulations existantes pour des scénarios de surélévation du niveau moyen des points de vue du franchissement et de dommage / To protect the devastation on coastal maritime, the slope breakwater are mostly used. The possible malfunctions of this type of slope structure are the damage on armor layer leading to the rupture of the entire structure and the exceeding the safety criterion of overtopping discharge. One of the most used, the semi-empirical model of Van der Meer (1987), has been developed to describe the conditions of stability of armor breakwater under wave attack. This model is unable to accurately describe the influence of the real core’s permeability on the stability of the armor layer. Besides, for a sea dike, an increasing of water level accompanied by intensive swell will lead to the risks of more breakage and wave overtopping than those anticipated in the design of the structure. In the first physical model study of a rubble mound breakwater, we research the empirical relation between the parameter P used in the model VdM and real permeability Ks of porous medium constituting the core layer by two approaches. The second physical model of concrete breakwater is to study the different reinforcement solutions to strengthen the existing sea dikes which face to face the rise in the level of seas and oceans due to climate change. We validate the classical models of prediction for the initial scenario of sea level and propose the modifications of existing formulations in the scenarios of sea elevation from the points of view of damage and overtopping

La recherche d’une locomotion performante sur des terrains accidentés constitue encore à l’heure actuelle un défi pour les systèmes robotisés de toutes sortes s’y attelant. Les robots hybrides de type “roues-pattes”, qui tentent d’allier l’efficacité énergétique des roues à l’agilité des pattes, en sont un exemple aux capacités potentiellement très prometteuses. Malheureusement, le contrôle de telles structures s’avère rapidement problématique du fait des redondances cinématiques, mais aussi et surtout de la difficulté que pose la connaissance exacte de la géométrie du sol à mesure que le robot avance. Cette thèse propose alors une réponse à la complexité des systèmes roulants reconfigurables par une approche synergique entre compliance et actionnement. Pour cela, nous proposons d’exploiter une décomposition idéalement orthogonale entre les différentes formes de compliances qui réalisent la suspension du robot. Ainsi, l’actionnement au sein de la structure est ici dédié à un contrôle des efforts verticaux s’exerçant sur les roues, tandis que les déplacements horizontaux de ces dernières sont le fait d’une raideur passive combinée à une modulation locale des vitesses d’entraînement. La posture du robot est maîtrisée via l’asservissement des forces verticales fournies par un actionnement de type série-élastique. Ceci permet de garantir une adaptation spontanée de la hauteur des roues tout en conservant l’ascendant sur la distribution de la charge. La faisabilité d’un tel système de locomotion est validée à travers un prototype reposant sur quatre “roues-pattes” compliantes. Celui-ci, entièrement conçu dans le cadre de cette étude, approche la décomposition fonctionnelle proposée tout en répondant aux contraintes de réalisation et de robustesse. Tirant parti de la décomposition fonctionnelle proposée pour la structure, deux procédés de commande sont présentés afin de réaliser le franchissement des obstacles : le premier vise à exploiter l’inertie du châssis pour réaliser une modification locale des forces verticales appliquées aux roues, tandis que le second est basé sur la sélection d’un mode de répartition des efforts adaptés à la poursuite d’une évolution quasi-statique en toutes circonstances. Pour cette dernière commande, deux méthodes de synthèse sont abordées : l’une via un algorithme d’apprentissage de type “Q-learning” et l’autre par détermination de règles expertes paramétrées. Ces commandes, validées par des simulations dynamiques dans des situations variées, se basent exclusivement sur des données proprioceptives accessibles immédiatement par la mesure des variables articulaires de la structure. De cette manière, le robot réagit directement au contact des obstacles, sans avoir besoin de connaître à l’avance la géométrie du sol. / Performing an efficient locomotion on rough terrains is still a challenge for robotic systems of all kinds. “Wheel-on-leg” robots that try to combine energy efficiency of wheels with leg agility are an example with potentially very promising capabilities. Unfortunately, control of such structures turns out to be problematic because of the kinematic redundanciesand, above all, the difficulty of precisely evaluating the ground geometry as the robot advances. This thesis proposes a solution to the complexity of reconfigurable rolling systems by a synergic approach between compliance and actuation.To this purpose, we propose to exploit an ideally orthogonal decomposition between the different movements enabled by the robot suspension due to compliant elements. Then, the structure actuation is here dedicated to controlling the vertical forces applied on wheels, while the horizontal wheel displacements are due to a passive stiffness combined with a local modulation of wheel speed. The robot posture is controlled through the vertical forces servoing provided by a series elastic actuation. This ensures a spontaneous adaptation of wheel heights while keeping the control on load distribution. The feasibility of such a locomotion system is validated through a prototype based on four compliant “wheel-legs”. Entirely conceived as part of this study, this one approximates the proposed functional decomposition while meeting the realization and robustness constraints. We also present two control methods that take advantage of the functional decompositionproposed for the structure in order to cross obstacles. The first one aims to exploit the chassis inertia in order to perform a local modification of the vertical forces applied on wheels, while the second one is based on the selection of proper ways of distributing forces in order to be able to pursue a quasi-static advance in all circumstances. Two approaches are given for the production of the last control : either with a “Q-learning” algorithm or by determining parameterized expert rules. Validated by dynamic simulations in various situations, these controls rely only on proprioceptive data immediately provided by the measurement of articular variables. This way, the robot directly reacts when it touches obstacles, without having to know the ground geometry in advance.

Cette thèse est une partie du projet ONEMA pour le dimensionnement des passes à poissons et pour l’amélioration de la continuité écologique des cours d’eau. Ce travail s’est concentré sur les passes à poissons naturelles qui présentent des avantages de coût et paysager. Il s’agit d’un écoulement à forte pente autour des blocs (macro-rugosités) régulièrement repartis en quinconce avec des grands nombres de Froude. Les conditions hydrodynamiques sont alors très diverses, et peuvent être franchissables par un nombre élargi d’espèces de poisson. Ce mémoire présente les travaux réalisés à l’Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse (IMFT). Afin d’étudier l’écoulement dans ces passes, on va mener des expériences sur des canaux réduits ainsi que des simulations numériques à l’aide du modèle Telemac 2D. L’objectif est de mieux connaître la structure de l’écoulement en fonction des conditions hydrauliques et géométriques comme le nombre, la forme et la taille des macro-rugosités. Plus particulièrement, la compréhension de l’interaction de phénomènes physiques généralement étudiés séparément, tels que le passage en régime torrentiel, l’interaction de sillage ou l’écoulement autour de macro-rugosités, a été recherchée. Des relations hauteur-débit ont été établies permettant une aider au dimensionnement des passes naturelles. Elles fournissent des critères de franchissement comme les vitesses maximales, la puissance dissipée ou la hauteur d’eau minimale. Pour atteindre une description plus locale de l’écoulement, des mesures de Vélocimétrie Acoustiques Doppler ont été conduites. Elles ont aussi permis de définir la plage de validité du modèle numérique 2D (Telemac). Ce modèle a alors était utilisé pour extrapoler les critères de franchissement pour des configurations non testées expérimentalement. Finalement, les connaissances sur l’écoulement ont été synthétisées pour définir des préconisations générales de dimensionnement. La précision des relations établies en laboratoire a pu aussi être vérifiée sur des passes réelles. L’hydrodynamique de ces passes est maintenant suffisamment connue pour savoir si un poisson peut remonter le courant et se reposer. Il restera à s’assurer que leur attractivité soit bonne et que des phénomènes liés aux échelles de longueurs de la turbulence ne présentent un obstacle au franchissement. / This thesis is supported by an ONEMA project for the design of fishways and improve ecological continuity of rivers. This work focused on nature-like fish passes that have cost and landscaped appearance advantages. There is a steep flow around the blocks (macro-roughness) regularly distributed in a staggered configuration with large Froude numbers. The hydrodynamic conditions are sufficiently different to be passable by an expanded number of fish species. This thesis presents the work carried out at the Institute of Fluid Mechanics of Toulouse (IMFT). To study the flow in these passes, experiments are conducted on physical models and numerical simulations using the Telemac 2D model. The goal is to better understand the flow structure based on hydraulic and geometric conditions such as the number, shape and size of macro-roughness. In particular, we considered the interaction of physical phenomena usually studied separately such that the passage in supercritical regime, the interaction of wake or flow around macro-roughness. The stage-discharge relationships were established to assist in the design of nature-like passes. They provide criteria useful for passability such as maximum speeds, power dissipation or minimal water height. To reach a local description of the flow measurements with an Acoustic Doppler Velocimeter were conducted. They also helped to define the valid range of the 2D model. This model was then used to extrapolate passability criteria for untested experimental configurations. Finally, the knowledge on flow has been synthesized to define general recommendations sizing. It has also been able to verify on real scale passes, the accuracy of the relations established in the laboratory. The hydrodynamics of these passes is now sufficiently described to know if a fish can swim upstream and rest. It will remain to ensure that their attractiveness is good and that phenomena related to the turbulence length scales do not present an obstacle to the fish passage.

On considère qu'un robot est en mesure de franchir un obstacle s'il est capable, pour chaque configuration géométrique des contacts rencontrée durant le franchissement, d'équilibrer les actions extérieures qu'il subit tout en préservant l'adhérence des contacts. Notre approche consiste à optimiser la répartition des efforts de contact afin de maximiser un critère qualifiant la performance du franchissement. Pour cela, nous mettons à profit deux caractéristiques des robots poly-articulés. D'une part, la redondance d'actionnement permet l'application de forces internes modifiant la répartition des efforts entre les différents points de contact. D'autre part, la redondance cinématique permet de changer la position du point d'application des forces de gravité en déplaçant le centre de masse relativement à la position des contacts, modifiant ainsi l'espace des solutions au problème de distribution des forces. Le critère utilisé qualifie la robustesse du franchissement vis-à-vis des incertitudes de la commande en efforts. Elle est choisie à partir d'une analyse comparative des différents critères utilisés dans le domaine de la préhension dextre. L'algorithme de commande que nous développons permet le contrôle simultané des mouvements du robot et des efforts aux contact. Il est d'abord validé par une série de simulations dynamiques puis vérifié sur le prototype de robot hybride HyLoS 2. Ce robot à 4 "roues-pattes" possède 16 ddl et est en mesure de franchir un obstacle représenté par une pente de 60\char6 ayant une hauteur de 19 cm alors que le rayon de ses roues est de 7 cm.

La survie des Primates Non Humains (PNHs) est menacée par les activités humaines et les maladies infectieuses. Pour contribuer à leur conservation au Gabon, plusieurs structures dont les sanctuaires et centres de primatologie ont été mises en place. Cependant, si la gestion des risques sanitaires n’est pas prise en compte et les conditions d’accompagnement réglementées, ces structures qui visent la sauvegarde des PNHs pourraient constituer de véritables carrefours d’échanges de parasites entre espèces de PNH, Homme et/ou microfaune. Ainsi, pour mieux comprendre la nature et l’ampleur du problème, notre travail de thèse avait pour but d’évaluer les risques sanitaires et zoonotiques chez des groupes d’hôtes de deux (2) sanctuaires et d’un (1) centre de primatologie au Sud-est du Gabon. En combinant les études épidémiologiques sur le terrain à la fois chez l’Homme et l’animal, le séquençage, les analyses phylogénétiques ainsi que la modélisation statistique, nos travaux se sont attelés à comprendre (i) la circulation d’agents infectieux entre espèces et (ii) les stratégies parasitaires dans ces nouveaux contextes de communautés créés par les activités humaines. Nous nous sommes intéressés à trois (3) modèles parasitaires, à savoir ; un (1) procaryote (Staphylococcus aureus) et deux (2) eucaryotes dont un agent pathogène à transmission vectorielle (Plasmodium spp) et un groupe viral à transmission directe ou indirecte (paramyxovirus). Nos résultats révèlent une grande diversité plasmodiale circulant chez les PNHs (9 espèces) et montrent que la spécificité d’hôtes observée jusqu’à présent en milieu naturel est rompue. Si aucun plasmodium simien n’a été trouvé chez l’Homme, le spectre d’hôtes de P. falciparum s’agrandit avec sa mise en évidence pour la première fois chez le Mandrill (Mandrillus sphinx). Nos résultats révèlent également une large diversité génétique de Stahylococcus aureus composée de souches généralistes et spécialistes, la circulation de souches SARM (S. aureus résistant à la méticilline) principalement via les souches généralistes, entre groupes d’hôtes traités et non traités aux antibiotiques et décrivent quinze (15) nouvelles souches. Pour les paramyxovirus, aucune infection n’a été identifiée mais la question du patron de circulation épidémique ou endémique est posée. En conclusion, cette étude montre que dans ces structures (i) les conditions écologiques de franchissement inter-espèces des parasites sont réunies et (ii) que ces dernières permettent le développement d’infections encore jamais observées en milieu naturel. Ces conditions de promiscuité entre espèces favorisent la sélection d’espèces parasitaires à large spectre d’hôtes (i.e., généralistes) mais aussi l’occurrence de souches bactériennes résistantes à la méticilline qui se propagent via la communautarisation des parasites, notamment dans la microfaune interagissant avec les PNHs traités aux antibiotiques ou à partir de l’Homme / The survival of Non-human Primates (NHPs) is threatened by human activities and infectious diseases. To participate in their conservation in Gabon, several facilities among which sanctuaries and the Centre De Primatologie (CDP) of the Centre International de Recherches Médicales de Franceville (CIRMF) have been created. However, if the management of health risks is not taken into account and the supportive conditions are not regulated, these facilities which aim to preserve NHPs could become real crossroads for the transmission of parasites between NHP species, humans and/or microfauna. Therefore, to better understand the nature and the extent of the problem, our thesis work aimed to evaluate the health and zoonotic risks in groups of hosts from two (2) sanctuaries and one (1) primatology center in the south-east of Gabon. By combining epidemiological studies on the field both in humans and animals, sequencing and phylogenetic analyses as well as statistical modelling, our work aimed to understand (i) the circulation of infectious agents between species and (ii) the parasitic strategies in the new context of these communities created by human activities. We focused on three (3) parasitic models, namely: one (1) prokaryote (Staphylococcus aureus) and two (2) eukaryotes among which one pathogenic agent with vectorial transmission (Plasmodium spp) and a viral group with direct or indirect transmission (paramyxovirus). Our results highlight a great plasmodial diversity circulating in NHPs (9 species) and show that the specificity of hosts observed up until now in their natural habitat is broken. No simian plasmodium was found in humans, however the specter of hosts of P. falciparum grows with the new addition of mandrills (Mandrillus sphinx). Our results also reveal a large genetic diversity of Staphylococcus aureus composed of general and specialized strains, the circulation of SARM strains (S. aureus resistant to methicillin) mainly via the general strains, between groups of treated and non-treated hosts to antibiotics. Fifteen (15) new strains are described. Regarding paramyxoviruses, no infection was identified but we raise the question of epidemic or endemic circulation models. To conclude, this study shows that in these facilities (i) the ecological conditions required for inter-species crossing of parasites are gathered and (ii) these conditions allow the development of infections previously never observed in the natural environment. These conditions of promiscuity between species favor the selection of parasitic species with a large specter of hosts (i.e., generalists) but also the occurrence of bacterial strains resistant to methicillin which spread via the communitarisation of parasites, especially in microfauna interacting with NHPs treated with antibiotics or humans

Cette thèse a pour objectif la génération de séquences de franchissement dans les Réseaux de Petri Temporisés (RdPT) en utilisant une approche incrémentale. Le verrou principal auquel est confronté ce travail est l’explosion combinatoire qui résulte de la construction classique du graphe d’accessibilité du RdPT. Nous proposons d’utiliser la notion de séquence de steps temporisés, afin d’exprimer progressivement l’ensemble des séquences de franchissements permettant de passer d’un état courant à un état cible. La notion de step temporisé correspond à une abstraction logique du comportement du système considéré. Le caractère incrémental de l’approche a pour objectif de gagner en efficacité. En effet, il consiste à exprimer tout nouvel état de la résolution par rapport à une profondeur K+1, en fonction d’un état atteint à la profondeur K. Ainsi, nous proposons plusieurs algorithmes de recherche incrémentale permettant d'améliorer l'efficacité de la résolution des problèmes d'accessibilité. Nous utilisons ensuite la programmation par contraintes pour modéliser le problème de recherche d’accessibilité dans un RdPT et mettre en œuvre notre approche incrémentale. Notre approche permet également d’ajouter des contraintes spécifiques à un contexte de résolution. Nous avons notamment utilisé cette possibilité pour proposer des techniques d'identification des jetons dans un RdPT borné, dans le cadre de la reconfiguration des systèmes manufacturiers. Nous concluons par l’évaluation de différentes applications constituant des « benchmarks » permettant d’illustrer l'efficacité des approches proposées / This PhD thesis is dedicated to the generation of firing sequences in Timed Petri Net (TPN) using an incremental approach. To reduce the influence of the well-known combinatorial explosion issue, a unique sequence of timed steps is introduced to represent implicitly the underlying reachability graph of the TPN, without needing its whole construction. This sequence of timed steps is developed based on the logical abstraction technique. The advantage of the incremental approach is that it can express any state just from the last step information, instead of representing all states before.Several incremental search algorithms are introduced to improve the efficiency of our methodology. Constraint programming techniques are used to model and solve our incremental model, in which search strategies are developed that can search for solutions more efficiently. Our methodology can be used to add specific constraints to model realistic systems. Token identification techniques are developed to handle token confusion issues that appear when addressing the reconfiguration of manufacturing systems. Experimental benchmarks illustrate the effectiveness of approaches proposed in this thesis

Les échangeurs compacts à plaques soudés-diffusés sont une solution prometteuse dans de nombreux domaines (nucléaire, (pétro-)chimie, solaire…) du fait de leurs performances. Ils sont envisagés pour le système de conversion d’énergie du réacteur nucléaire ASTRID. Pendant le soudage CIC, la problématique est double: maîtriser la déformation des canaux et l’évolution microstructurale du matériau tout en obtenant des interfaces résistantes. Cette thèse s’intéresse à la compréhension et à la maîtrise de la microstructure des assemblages pour définir des critères « procédé » permettant l’obtention d’interfaces non marquées par le procédé et le maintien d’une taille de grains fine. Après une caractérisation approfondie de leur surface et de l’évolution au chauffage de leur microstructure, le comportement au soudage de tôles en acier austénitique 316L a été étudié en faisant varier les paramètres liés au procédé (température et pression de soudage) et au format des tôles (épaisseur, état de surface…). Les résultats montrent que la formation de l’interface est associée à des mécanismes de croissance de grain classiques avec un ancrage interfacial plus ou moins marqué selon les caractéristiques des surfaces. Les propriétés mécaniques des assemblages ont été testées afin de déterminer la nocivité des défauts rencontrés. Si les pores constituent le défaut le plus pénalisant, l’influence d’autres hétérogénéités a été mise en évidence. Les étapes de formation des interfaces ont ensuite été identifiées par la réalisation de cycles de soudage interrompus. L’intérêt d’une approche numérique par la méthode Level-Set pour simuler les évolutions microstructurales est finalement discuté. / Compact diffusion bonded heat exchangers are an attractive option in many fields (nuclear, (petro-)chemistry, solar…) due to their performance. This type of concept is especially intended for manufacturing the energy conversion system of the ASTRID reactor. During diffusion bonding by HIP, the problem is twofold: the channel deformation and microstructure evolution must be controlled, while at the same time, highly resistant interfaces are desired. This thesis is focused on the understanding and the control of the bonded components microstructure prepared by HIP in order to define « process » criteria to achieve welds in agreement with specifications of components containing fluidic channels: interfaces unaffected by the process and small grain size. After a detailed characterization of their surface and microstructural evolution during heating, the behavior of AISI 316L austenitic steel sheets has been examined in a parametric study by varying the parameters related to process (diffusion bonding temperature and pressure) and welding material (thickness, surface finish…). The results show that the interface formation is driven by conventional grain growth mechanisms with an interfacial pining more or less marked depending on surface characteristics. The mechanical properties of assemblies have been tested to determine the influence of defects. Though pores are the most critical default, the influence of other heterogeneities has also been highlighted. The different steps of bond formation have been identified by performing interrupted diffusion bonding test. The interest of modeling approach by Level-Set method to simulate microstructure evolution has been finally discussed.

Constituant une synthèse documentaire manquant jusqu’ici pour l’Auvergne, cette étude propose de s’intéresser à la matérialité des routes antiques et à leur niveau d’équipement au sein de deux territoires de Gaule centrale, les cités arverne et vellave, situées dans la partie montagneuse du Massif central. En prenant en compte l’ensemble de la documentation historique, épigraphique et archéologique disponible, cette recherche vise à établir la diversité structurelle des infrastructures routières, leurs caractéristiques techniques et géométriques ainsi que leur équipement (bornes routières, ouvrages de franchissement de cours d’eau, établissements d’accueil). L’aménagement du réseau routier est appréhendé à travers trois approches : technique, chronologique et hiérarchique. L’analyse des contraintes et des ressources environnementales, qu’elles soient topographiques, hydrographiques ou géologiques, met en évidence de nombreuses solutions techniques. La dimension chronologique et hiérarchique permet quant à elle de caractériser la variabilité et les constantes d’aménagement du réseau en fonction de l’échelle territoriale des axes (long, moyen et petit parcours), de leur période de construction et de leurs maîtres d’œuvre. / Establishing a documentary synthesis missing until now for Auvergne, this study focus in themateriality of the antique roads and in their level of equipment within two territories ofcentral Gaul, arverne and vellave cities, situated in the mountainous part of Massif Central.By taking into account the whole available historic, epigraphic and archaeologicaldocumentation, this research aims at establishing the structural diversity of the roadinfrastructures, their technical and geometrical characteristics as well as their equipment(boundary stones, works of crossing of streams, accommodations). The planning of the roadnetwork is study through three approaches : technical, chronological and hierarchical. The analysis of the constraints and the environmental resources, whether they are topographic,hydrographic or geological, highlights numerous technical solutions. The chronological andhierarchical dimension allows comprehending of the variability and the constants ofplanning of the network according to the territorial scale of axes (long, average and smallroute), their period of construction and their project managers.

Dans cette thèse, nous introduisons un nouveau modèle instationnaire de vagues valable de la zone de levée à la zone de jet de rive adapté à l'étude de la submersion. Le modèle est basé sur les équations de Serre Green-Naghdi (S-GN), dont l'application à la zone de surf reste un domaine de recherche ouvert. Nous proposons une nouvelle approche pour gérer le déferlement dans ce type de modèle, basée sur la représentation des fronts déferlés par des chocs. Cette approche a été utilisée avec succès pour les modèles basés sur les équations de Saint-Venant (SV) et permet une description simple et efficace du déferlement et des mouvements de la ligne d'eau. Dans ces travaux, nous cherchons à étendre le domaine de validité du modèle SV SURF-WB (Marche et al. 2007) vers la zone de levée en incluant les termes dispersifs propres aux équations de S-GN. Des basculements locaux vers les équations de SV au niveau des fronts permettent alors aux vagues de déferler et dissiper leur énergie. Le modèle obtenu, appelé SURF-GN, est validé à l'aide de données de laboratoire correspondant à différents types de vagues incidentes et de plages. Il est ensuite utilisé pour analyser la dynamique des fronts d'ondes longues de type tsunami en zone littorale. Nous montrons que SURF-GN peut décrire les différents types de fronts, d'ondulé non-déferlé à purement déferlé. Les conséquences de la transformation d'une onde de type tsunami en train d'ondulations lors de la propagation sur une plage sont ensuite considérées. Nous présentons finalement une étude de la célérité des vagues déferlées, basée sur les données de la campagne de mesure in-situ ECORS Truc-Vert 2008. L'influence des non-linéarités est en particulier quantifiée. / In this thesis, we introduce a new numerical model able to describe wave transformation from the shoaling to the swash zones, including overtopping. This model is based on Serre Green-Naghdi equations, which are the basic fully nonlinear Boussinesq-type equations. These equations can accurately describe wave dynamics prior to breaking, but their application to the surf zone usually requires the use of complex parameterizations. We propose a new approach to describe wave breaking in S-GN models, based on the representation of breaking wave fronts as shocks. This method has been successfully applied to the Nonlinear Shallow Water (NSW) equations, and allows for an easy treatment of wave breaking and shoreline motions. However, the NSW equations can only be applied after breaking. In this thesis, we aim at extending the validity domain of the NSW model SURF-WB (Marche et al. 2007) to the shoaling zone by adding the S-GN dispersive terms to the governing equations. Local switches to NSW equations are then performed in the vicinity of the breaking fronts, allowing for the waves to break and dissipate their energy. Extensive validations using laboratory data are presented. The new model, called SURF-GN, is then applied to study tsunami-like undular bore dynamics in the nearshore. The model ability to describe bore dynamics for a large range of Froude number is first demonstrated, and the effects of the bore transformation on wave run-up over a sloping beach are considered. We finally present an in-situ study of broken wave celerity, based on the ECORS-Truc Vert 2008 field experiment. In particular, we quantify the effects of non-linearities and evaluate the predictive ability of several non-linear celerity models.