Cette thèse s'intéresse à la migration cellulaire d'une population composée de deux espèces qui interagissent par le biais de signaux chimiques. Ces signaux chimiques auxquels sont soumis les deux espèces sont de nature différente. Ils sont soit intérieur (produit par les deux espèces) ou bien extérieur (apporté par le milieu et consommé par les deux espèces). On observe le phénomène de synchronisation et de désynchronisation lors de la migration d'une population composée de deux espèces différentes d'E.Coli. Séparément, les bactéries rouges d'E.Coli se déplacent deux fois plus vite que les bactéries vertes. Cependant dans le cas d'une population mixte composée de rouges et de vertes, les bactéries rouges et vertes se déplacent ensemble ou séparément en fonction de la proportion de la bactérie la plus rapide rouge dans la population.Cette observation expérimentale est interprétée par un modèle macroscopique parabolique de chimiotactisme à deux espèces pour lequel l'existence et la non-existence des ondes de concentration sont prouvées. Ce modèle macroscopique parabolique à deux espèces est construit à partir des modèles microscopiques qui traduisent le mouvement individuel des cellules.Ce phénomène de synchronisation et de désynchronisation est aussi présent dans la dynamique des masses de dirac des deux espèces après l'explosion des solutions classiques dans un modèle d'agrégation à deux espèces avec une seule substance chimique.Nous proposons aussi dans cette thèse une méthode pour obtenir des schémas numériques préservant à la fois l'équilibre et l'asymptotique. Cette méthode est testée aux modèles cinétiques de chimiotactisme et de transfert radiatif. / This thesis is concerned about cellular motion of a population composed of two species in interaction through chemical cues. The chemical cues to which the two species are subject are of different kind.They can be internal (produced by the two species) or external (present in the meduim and consommed by the two species). Synchronising and non-synchronising effects are observed during the migration of the population formed by two different strains of E.Coli.Although separately, red bacteria E.Coli travel twice as fast as green bacteria E.Coli, put together, they travel or split depending on the percentage of the faster bacteria in the population. This experimental result is explained by a two-species parabolic macroscopic chemotaxis model for which the existence and non-existence of traveling pulses are showed. The parabolic macroscopic model is derived from microscopic models which describe the individual motion of cells. The synchronising and non-synchronising effect is also encountered in dynamics of the two-species dirac masses after blow-up of classical solutions in a two-species model for aggregation. A method to design both well-balanced and asymptotic preserving schemes is proposed. This method is tested to chemotaxis and radiative transport kinetic models.

Les travaux de cette thèse s'inscrivent dans le domaine des équations aux dérivées partielles et sont liés à la problématique des changements d'échelle dans le contexte de la cinétique des gaz. En effet, sachant qu'il existe plusieurs niveaux de description pour un gaz, on cherche à relier les différentes échelles associées dans un cadre où une part d'aléa intervient. Dans une première partie, on établit la dérivation rigoureuse de l'équation de Boltzmann linéaire sans cut-off en partant d'un système de particules interagissant via un potentiel à portée infinie en partant d'un équilibre perturbé.La deuxième partie traite du passage d'un modèle BGK stochastique avec champ fort à une loi de conservation scalaire avec forçage stochastique. D'abord, on établit l'existence d'une solution au modèle BGK considéré. Sous une hypothèse additionnelle, on prouve alors la convergence vers une formulation cinétique associée à la loi de conservation avec forçage stochastique.Au cours de la troisième partie, on quantifie dans le cas à vitesses discrètes le défaut de régularité dans les lemmes de moyenne et on établit un lemme de moyenne stochastique dans ce même cas. On applique alors le résultat au cadre de l'approximation de Rosseland pour établir la limite diffusive associée à ce modèle.Enfin, on s'intéresse à l'étude numérique du modèle de Uchiyama de particules carrées à quatre vitesses en dimension deux. Après avoir adapté les méthodes de simulation développées dans le cas des sphères dures, on effectue une étude statistique des limites à différentes échelles de ce modèle. On rejette alors l'hypothèse d'un mouvement Brownien fractionnaire comme limite diffusive / The work of this thesis belongs to the field of partial differential equations and is linked to the problematic of scale changes in the context of kinetic of gas. Indeed, knowing that there exists different scales of description for a gas, we want to link these different associated scales in a context where some randomness acts, in initial data and/or distributed on all the time interval. In a first part, we establish the rigorous derivation of the linear Boltzmann equation without cut-off starting from a particle system interacting via a potential of infinite range starting from a perturbed equilibrium. The second part deals with the passage from a stochastic BGK model with high-field scaling to a scalar conservation law with stochastic forcing. First, we establish the existence of a solution to the considered BGK model. Under an additional assumption, we prove then the convergence to a kinetic formulation associated to the conservation law with stochastic forcing. In the third part, first we quantify in the case of discrete velocities the defect of regularity in the averaging lemmas. Then, we establish a stochastic averaging lemma in that same case. We apply then the result to the context of Rosseland approximation to establish the diffusive limit associated to this model.Finally, we are interested into the numerical study of Uchiyama's model of square particles with four velocities in dimension two. After adapting the methods of simulation which were developed in the case of hard spheres, we carry out a statistical study of the limits at different scales of this model. We reject the hypothesis of a fractional Brownian motion as diffusive limit