Dans cette thèse on s'intéresse a l'aspect spatial dans la modélisation en épidémiologie, ainsi que des conditions menant a la stabilité des systèmes que nous présentons, en épidémiologie, a partir des modèles classiques de Ross et Mckendrick. Dans un premier temps, nous examinons les effets de l'indice de la différence normalisée de végétation (NDVI) dans un modèle de contamination du paludisme a Bankoumana, une région du Mali. A partir du système obtenu, nous trouvons le taux de reproduction de base. Deux points d'équilibre sont déduits dont, un point d'équilibre sans maladie et un point d'équilibre endémique. Ce dernier point d'équilibre ainsi que le taux de reproduction de base sont fonction de l'indice de végétation normalisée. Par la suite, nous construisons un modèle ayant des équations a retard, dans lequel est également incorporée le NDVI. Le taux de reproduction de base ainsi que les deux points d'équilibre qui découlent de notre système sont fonction des retards introduits. Nous montrons que la stabilité de nos points d'équilibre est, non seulement fonction du taux de reproduction de base, mais elle est aussi étroitement liée aux retards introduits. Dans une autre optique, nous fractionnons la région d'étude en zones dans lesquelles nous émettons l'hypothèse que le taux de contagion induite par les individus d'une zone sur les individus de la même zone, ainsi que celui des individus d'une zone sur ceux d'une autre zone, peut être différents. Nous obtenons un système qui nous permet de déterminer les points d'équilibre ainsi que les conditions qui nous permettent d'obtenir la stabilité au sens de Lyapunov. Puis, nous perturbons le système précédent au niveau de son unique point d'équilibre endémique, en introduisant un bruit additif. Par suite, les conditions permettant la stabilité au sens de Lyapunov, sur le nouveau système obtenu, sont également déduites . Dans un cadre similaire, nous élaborons un modèle multi-groupes, dans lequel nous introduisons des coordonnées spatiales. Les groupes sont formés selon une proximité dépendant du rayon d'un cercle, de manière aléatoire. Ici, le taux de contagion est supposé uniforme dans les groupes. Après avoir déterminé les points d'équilibre ainsi que le taux de reproduction de base,nous trouvons les conditions qui favorisent la stabilité au sens de Lyapunov dans le cadre général. A l'ordre 1, c'est-a-dire, lorsqu'on suppose que nous n'avons qu'un groupe, les conditions de stabilité sont obtenus par le critère de Routh-Hurwitz. / In this thesis, our interest is on the aspect in space of the establishment of a spatial model in epidemiology and the conditions leading to the stability of the systems that we present, in epidemiology, from the classical models by Ross and Mckendrick. Firstly, we intend to examine the eects of the Normalized DiFerence Vegetation Index(NDVI) in a model of contamination of malaria in Bankoumana, a region in Mali. From the system obtained, we willnd the basic reproduction rate. Then we deduce two point of equilibrium, among which one point of equilibrium without the disease and another one with an endemic point. The latter with the basic reproduction rate vary according to the indices of normalized vegetation. Then, we will build a model having equations delay, containing the NDVI. The rate of basic reproduction and the two points of equilibrium that come from our system depend upon the delay introduced. We will show that the stability of our points of equilibrium is not only dependent upon the basic reproduction rate, but also closely related to the delays introduced. In another way, we will divide the region of study in areas where we will set hypotheses that the rate of contamination brought about by individuals in an area of study on the others, can be dierent. It will permit us to obtain a system in which we will determine the points of equilibrium and the conditions that will lead us to obtain the stability according to Lyapunov. Then, we will disturb the previous system at the level of its unique endemic point of equilibrium, with the introduction of an additional noise. The conditions leading to stability according to Lyapunov, on the new system obtained, are generally deduced here. In a similar framework, we will elaborate a multigroups model, in which we will introduce spatial coordinates. The groups are formed according to a closeness depending to a radius of a circle at random. Here, the rate of contamination is supposed to be uniform in the groups. After having determined the point of equilibrium and the rate of basic reproduction, we will nd the conditions facilitating stability in as by Lyapunov in a global framework. In the order1, it means that supposing that we have only one group, the conditions of stability are obtained according to the Routh-Hurvitz criteria.

L’objet de cette thèse est l’étude des propriétés de stabilité et contrôle pour des systèmes linéaires écrits à l’aide d’équations aux dérivées partielles (EDP) ou d’équations à retard. Nous souhaitons exploiter dans cette thèse les liens qui existent entre ces deux classes de systèmes de dimension infinie afin de développer une nouvelle approche permettant leur analyse. En effet dans plusieurs applications, il est possible de choisir l’un ou l’autre de ces deux types de systèmes pour modéliser la dynamique considérée. Par exemple, les phénomènes de congestion dans un réseau routier peuvent être modélisés à l’aide d’EDP de type transport [JKC], mais aussi par un modèle à retard distribué [MMN] ou encore à retard discret [SN]. On peut également renvoyer aux travaux de Krstic [K] sur la formulation d’un système à retard comme un système EDP. Ces deux classes de systèmes sont des cas particuliers de systèmes de dimension infinie, et contrairement aux cas de systèmes de dimension finie, on parle de fonctions d’état plutôt que vecteur d’état. Cela implique que l’analyse associée est plus délicate et fait appel à des outils dédiés. Dans le cadre de la thèse, l’étudiant se focalisera sur les approches basées sur une extension du théorème de Lyapunov pour les systèmes de dimension infinie utilisant des fonctionnelles spécifiques. Comme pour la modélisation, l’analyse de stabilité des systèmes à retard ou de type EDP peut être menée à l’aide de fonctionnelles de Lyapunov très similaires. Nous souhaitons que cette thèse tire parti des travaux existants dans les deux communautés sur les systèmes à retards et de type EDP pour développer une approche novatrice et unifiée pour l’analyse et le contrôle de systèmes de dimension infinie. Pour cela, le candidat s’appuiera sur ses acquis en automatique et en mathématiques ainsi que sur l’expertise des deux encadrants. Plusieurs contributions sont attendues durant la thèse. Dans un premier temps, il sera question d’étendre des résultats récents [SG1,2] développés pour l’analyse de stabilité des systèmes à retards au cas de systèmes régis par des EDP. Ces premiers résultats auront vocation à servir de base pour l’étude de la synthèse de commandes robustes dans le cadre d’applications telles que le contrôle de trafic routier [MMN], le contrôle de vibration [RBPA], etc… Cette thèse en automatique requiert plusieurs compétences parmi lesquelles des connaissances sur la théorie de Lyapunov pour les systèmes avec ou sans retard, sur les inégalités matricielles linéaires tout en s’appuyant sur les outils de mathématiques appliquées pour l’étude des équations aux dérivées partielles (algèbre linéaire, analyse fonctionnelle, espaces de Hilbert, de Sobolev). / The purpose of this thesis is the study of stability and control properties for linear systems described by partial differential equations (PDE) or delay differential equations. We wish to use in this thesis the relationship between these two classes of infinite-dimensional systems in view of developing a new paradigm for their analysis. Indeed, in many applications, it is possible to choose one or the other of these two classes of systems to model the dynamics of the system under consideration. For example, traffic flow can be modeled using PDE type of transportation [JKC], but also by a distributed delay model [SMP] or discrete delay [SN]. We may also refer to the work of Krstic [K] on the formulation of a delay system as an PDE system. These two classes of systems are special cases of infinite dimensional systems, unlike the case of finite-dimensional systems, we better called state functions rather than the state vector. This implies that the analysis is more delicate and refers to the use of dedicated tools. As part of the thesis, the student will focus on approaches based on an extension of Lyapunov theorem for infinite dimensional systems using specific functional. As for the modeling process, the stability analysis of delayed or PDE type systems can be conducted using very similar Lyapunov functionals. We hope that this thesis builds on existing work in the two communities on delay systems and PDE to develop an innovative and unified approach to the analysis and control of infinite dimensional systems. To do so, the candidate will build on its skills in automatic and mathematics as well as the on from expertise of both supervisors. Several contributions are expected during the thesis . Initially, we aim at extedning recent results [SG13,14] developed in the context of the stability analysis of delay systems to the case of systems governed by PDE. These first results will provide the basis for the design of robust control laws for various applications including traffic control, vibration control, etc ... Cette thèse portera sur l’étude des propriétés de stabilité et de contrôle des systèmes linéaires de dimension infinie, plus particulièrement écrits à l’aide d’EDP ou d’équations à retard. L’intérêt naturel pour l’étude de cette classe de systèmes à la frontière entre mathématiques appliquées et automatique connaît un succès grandissant de part la large gamme d’applications en contrôle pouvant être décrites par ces modèles : en ingénierie, biologie, informatique… L’émulation scientifique entre systèmes à retard et systèmes de type EDP permettra en outre à cette thèse de tirer parti des méthodes et outils propres à chacun des ces domaines. This PhD proposal in automatic control requires several skills including knowledge on Lyapunov theory for systems with or without delay , on linear matrix inequalities while relying on mathematical tools applied in the study of partial differential equations ( linear algebra functional analysis , Hilbert spaces , Sobolev) .