Cette thèse traite de l'étude de la profondeur des séismes modérés (4 < M < 5.5), à travers l'utilisation de données telesismiques, c'est à dire à partir d'enregistrements de sismographes situes a des distances de 3000 jusqu'à 9000 km de la source. L'estimation de la profondeur d'un séisme s'obtient en comparant les temps d'arrivée de l'onde directe (P) générée par ce séisme, avec ceux des ondes réfléchies sur la surface de la Terre, au-dessus du foyer du séisme (les phases de profondeur pP, sP). Nous utilisons le réseau du CTBTO (Comprehensive Test-Ban-Treaty-Organization, composé de mini-réseaux (10-20 sismographes), nous permettant de développer deux nouvelles méthodes d'estimation de la profondeur. La première est une inversion complète du mécanisme au foyer, simultanément a la profondeur. La seconde est une méthode d'analyse spectrale : le cepstre. A l'aide d'exemples de séismes en zone intracontinentale, nous montrons que ces deux méthodes sont complémentaires et qu'elles apportent une information nouvelle sur l'estimation de la profondeur pour les séismes de régions peu instrumentées. Dans un second temps, une optimisation de la méthode cepstrale a permis d'étendre l'estimation de la profondeur a l'utilisation de stations isolées provenant du réseau mondial IRIS. Cette nouvelle méthode, complètement automatique, a permis de localiser en profondeur les séismes de magnitude supérieure à 4.5 pour la zone de subduction de Guerrero (Mexique). Nous avons ainsi mis en évidence une répartition homogène des profondeurs des séismes dans la zone du gap de Guerrero. En combinant ces estimations de la profondeur de l'interface avec celles obtenues a l'aide d'une relocalisation de l'ensemble de la sismicité (par la méthode de l'ISC-Locator), nous proposons une imagerie de la géométrie de la subduction. Nous avons ensuite étudié l'influence de la profondeur sur les propriétés sismiques des séismes. En particulier, nous avons évalué la relation entre la profondeur et la chute de contrainte pour les séismes récents et modérés de la plaine du Pô, en Italie. Pour cela, nous nous sommes appuyés sur le réseau accéléromètrique régional de l'INGV Milan pour estimer les spectres sources de ces séismes, puis en déduire les fréquences coins et les chutes de contraintes associées. Ces spectres sources s'obtiennent à l'aide d'une méthode d'inversion qui sépare simultanément l'effet de l'atténuation, les effets de sites et l'effet de la source sur les spectres des ondes S, générées par les séismes et enregistrées en surface par les accéléromètres. Après inversion, nous trouvons une faible augmentation de la chute de contrainte avec la profondeur. / This thesis deals with depth estimations of moderate earthquakes (4 < M < 5.5), observed through the use of teleseismic data. At teleseismic distances (from 3000 to 9000 km), estimations of earthquake depths come from the estimation of the delays between the arrival time of the direct P-wave and the arrival times of the waves which have been reflected on the surface above the source (known as : depth phases pP and sP). The CTBTO (Comprehensive Test-Ban- Treaty-Organization) monitoring system allows the detection of these teleseismic phases for weak events, with magnitudes below 5, since this global network is composed by arrays (10-20 close single stations, in the same location). Using this network, two methods were developed for teleseismic depth estimation. First, a depth-phase recognition method is applied, based on a new improved cepstral analysis. In addition, we have developed a focal mechanism genetic algorithm inversion. We have applied these two methods for earthquakes occurring in intracontinental areas and we have proved that these new depth determinations provide new and complementary information about the source for barely instrumented areas. We have also developed another method, completely blind and automatic, which consists in an improvement of the cepstral analysis. The reliability of this method to improve depth estimation has been proved by relocating the recent moderate seismicity of the Guerrero subduction area (Mexico). In the Guerrero area, this cepstral analysis efficiently clusters event locations. We then use teleseismic waves reflected on the subduction interface to evaluate the depth of the interface above the focal hypocenter, which allows to specify the subduction interface geometry. We have finally conducted an exhaustive analysis of the depth distributions, based on a relocalization of the ISC catalogue using the new ISC-Locator algorithm and we provide an improved image of the subduction. Finally, we have conducted a study of the relationship between earthquake depths and seismic properties. In particular, we have focused on the burning issue about the links between stress drops and focal depths. We have found an interesting case study with the Po Plain recent seismicity (Northern Italy). Brune's stress drops and magnitudes have been estimated from a generalized parametric inversion using the regional accelerometric network from INGV Milano. We have shown that there is only a slight dependency between stress drops and earthquake depths in the Po Plain.

Parmi les risques naturels et les catastrophes majeures, les tremblements de terre sont l'un des plus meurtriers, préjudiciables et imprévisibles de tous. Avec une constante augmentation de l'impact dans les économies des pays et dans le nombre de victimes, les tremblements de terre modernes coûtent des dizaines de milliards de dollars et tuent en moyenne 35000 personnes par an dans le monde.Avec l'étendue des dommages observés après les tremblements de terre d'intensité modérée à forte de ces dernières décennies, la sensibilisation auprès des catastrophes naturelles a considérablement augmenté. Il y a donc une demande croissante d'analyses détaillées des risques sismiques pour renforcer la préparation en amont et mieux planifier la réponse après les séismes. Cette évaluation des risques nécessite non seulement l'estimation de l'aléa sismique, mais aussi la représentation de la capacité des structures à résister face au mouvement du sol: tel est l'objectif des évaluations de la vulnérabilité sismique. En raison de la complexité inhérente à l'estimation de l'aléa, des vulnérabilités et leur interaction, la quantification du risque sismique est une tâche ardue, et estimer des impacts réalistes dus aux grands tremblements de terre ne peut se faire qu'approximativement.L'estimation de la vulnérabilité sismique des bâtiments à l'échelle urbaine, étant un élément crucial dans l'évaluation des risques, est elle-même une tâche longue, coûteuse et compliquée, en particulier dans les régions où l'aléa sismique est modéré à faible et où la mobilisation des ressources pour l'évaluation sismique est réduite même si le risque est non négligeable.Nous proposons dans la première partie de cette étude un moyen d'effectuer une estimation rapide à l'aide des données fiables du bâtiment. Ces données sont plus facilement disponibles au niveau régional que l'information habituellement exigée par les méthodes traditionnelles. Avec l'utilisation d'un ensemble de données du bâtiment existant à Grenoble (France), avec une classification EMS98 de la vulnérabilité, et en employant deux techniques de fouille de données différentes - Association Rule Learning et Support Vector Machine - nous avons développé des proxies de la vulnérabilité sismique. Ceux-ci ont été appliqués à la France entière en utilisant des informations de base à partir de bases de données nationales (information de recensement) et les données issues du traitement des images satellites et des photographies aériennes pour produire une carte de la vulnérabilité à l'échelle nationale. Cette méthode macroscopique pour évaluer la vulnérabilité est facilement applicable dans le cas d'un manque d'informations concernant les caractéristiques structurelles du parc immobilier.La partie qui clôture ce travail est préconisée pour le calcul des pertes liées aux tremblements de terre et à l'analyse et la réduction des incertitudes. L'estimation complète des scénarios de tremblement de terre avec un nombre probable de bâtiments endommagés dans une ville européenne typique est présentée par la suite. Une analyse complète des incertitudes est réalisée à chaque étape, et l'incertitude combinée finale est calculée. Les principales sources de variabilité sont représentées. Dans la dernière partie, l'évolution des dommages et des risques lorsque des améliorations structurelles sont affectées aux bâtiments est examinée. Des évaluations des pertes économiques sont effectuées pour la France en utilisant des cartes de risques réglementaires pour des différentes périodes de retour. En particulier, pour cinq villes françaises, le modèle de perte proposé est utilisé pour concevoir un plan de réaménagement et de modernisation du parc immobilier en réalisant des études coûts-bénéfices pour les différents types de plans d'intervention structurelle. Des scénarios d'investissements optimaux sont calculés, qui peuvent servir d'appui aux décisions stratégiques concernant l'atténuation du risque sismique en France. / Among the natural hazards and major catastrophes, earthquakes are one of the most deadly, damaging and unpredictable of all. With increasing impacts in countries' economies and casualties, modern earthquakes cost in average tens of billons of dollars and kill 35,000 people per year worldwide (USGS). The planet is experiencing the consequences of the large urban population growth of the last century.With the extensive damage observed after the moderate-to-strong earthquakes of the last decades, awareness of natural catastrophes has considerably increased. There is therefore, a growing demand for detailed seismic risk analysis to strengthen disaster risk mitigation and response. This risk assessment requires not only the estimation of the seismic hazard, but also the representation of the structures' capacity to withstand the seismic ground motion: this is the objective of seismic vulnerability assessments.Due to the inherent complexity of estimating hazard, vulnerabilities and their interaction, seismic risk quantification is a daunting task and estimating realistic impacts due to large earthquakes may only be done approximately.The estimation of the seismic vulnerability of buildings at an urban scale, while a crucial element in any risk assessment, is itself an expensive, time-consuming, and complicated assignment, especially in moderate-to-low seismic hazard regions where the mobilization of resources for the seismic evaluation is reduced, even if the hazard is not negligible. We propose in the first part of this study a way to perform a quick estimation using convenient, reliable building data that are readily available regionally instead of the information usually required by traditional methods. Using a dataset of existing buildings in Grenoble (France) with an EMS98 vulnerability classification and by means of two different data mining techniques - association rule learning and support vector machine - we developed seismic vulnerability proxies. These were applied to the whole France using basic information from national databases (census information) and data derived from the processing of satellite images and aerial photographs to produce a nationwide vulnerability map. This macroscale method to assess vulnerability is easily applicable in case of a paucity of information regarding the structural characteristics and constructional details of the building stock.The closing part of this work is advocated to the calculation of earthquake losses and to the analysis and reduction of uncertainties. A comparison between predicted and observed ground motions and intensities in France is presented, and prediction equations producing the smallest residuals are highlighted. The full estimation from earthquakes scenarios to probable number of damaged buildings in a typical European city is presented afterwards. A comprehensive analysis of uncertainties is carried on at every step, and the final combined uncertainty is calculated. The major sources of variability are depicted and recommendations on how to efficiently reduce them are proposed. In the last part, the evolution of damage and risk when structural improvements are performed to buildings is reviewed. Economic loss assessments are performed for France using regulatory hazard maps for different time horizons. In particular, for five French cities the proposed loss model is used to design retrofitting schemes by carrying out cost-benefit studies for different types of structural intervention plans. Optimal investment scenarios are calculated, which may support strategic decisions regarding the risk mitigation in France.