Les données disponibles au sujet des villes ne cessent de croître en quantité et en précision. Cependant, malgré l'explosion de la quantité d'information disponible, notre compréhension des processus qui régissent les villes et le phénomène d'urbanisation restent mal compris. Dans cette thèse, nous nous proposons d'étudier les villes en adoptant une démarche inspirée de la physique statistique. Dans un premier temps, nous présentons un modèle stochastique et hors-équilibre de croissance des villes qui décrit la structure du réseau de mobilité. Ce modèle conduit à une prédiction sur la croissance du nombre de centres d'activités avec la population. Cette prédiction est vérifiée de façon indépendante sur des données concernant les villes américaines et espagnoles. Dans le cadre de ce modèle, nous sommes également capables de prédire la valeur de l'exposant des lois d'échelle qui relient la longueur totale des navettes, la longueur totale du réseau viaire, le retard total dû aux embouteillages, la quantité de dioxyde de carbone émis, la surface totale des villes à leur population. Ces prédictions sont elles aussi vérifiées sur des données concernant les villes américaines. Dans une troisième partie distincte, nous nous intéressons à la ségrégation résidentielle. En proposant une nouvelle définition de ce qu'est la ségrégation, nous dérivons naturellement une mesure d'attraction/répulsion entre les différentes catégories. Nous présentons de surcroît une méthode qui permet de diviser de façon non-ambigue et reproductible la distribution des revenus en un nombre discret de classes. Enfin, nous revisitons la dichotomie traditionnelle entre centre-ville et banlieue en construisant une mesure adaptée aux villes anisotropes et polycentriques. Finalement, dans un quatrième temps, nous reproduisons succinctement les résultats que nous avons obtenus dans le cadre de l'étude empirique et théorique des réseaux spatiaux. Dans cette thèse, nous avons essayé de démontrer que la complexité des villes est -- presque paradoxalement -- mieux comprise par des approches simples telles que l'on en trouve en physique. Les méthodes qui sont propres à cette dernière, c'est-à-dire chercher de la structure dans les données, essayer d'isoler les processus les plus importants, construire des modèles simples et ne garder que ceux dont les prédictions sont en accord avec les données, sont en effet pertinentes pour l'étude des systèmes urbains. / The amount of data that is being gathered about cities is increasing in size and specificity. However, despite this wealth of information, we still have little understanding of the processes that drive cities. In this thesis we apply some ideas from statistical physics to the study of cities. We first present a stochastic, out-of-equilibrium model of city growth that describes the structure of the mobility pattern of individuals. The model explains the appearance of secondary subcenters as an effect of traffic congestion. We are also able to predict the sublinear increase of the number of centers with population size, a prediction that is verified on American and Spanish data. Within the framework of this model, we are further able to give a prediction for the scaling exponent of the total distance commuted daily, the total length of the road network, the total delay due to congestion, the quantity of CO2 emitted, and the surface area with the population size of cities. Predictions that agree with data gathered for U.S. cities. In the third part, we focus on the quantitative description of the patterns of residential segregation. We propose a unifying theoretical framework in which segregation can be empirically characterised. We propose a measure of interaction between the different categories. Building on the information about the attraction and repulsion between categories, we are able to define classes in a quantitative, unambiguous way. Finally, we revisit the traditional dichotomy between poor city centers and rich suburbs; we provide a measure that is adapted to anisotropic, polycentric cities. In the fourth and last part, we succinctly present the most important theoretical and empirical results of our studies on spatial networks. Throughout this thesis, we try to convey the idea that the complexity of cities is almost paradoxically better comprehended through simple approaches. Looking for structure in data, trying to isolate the most important processes, building simple models and only keeping those which agree with data, constitute a universal method that is also relevant to the study of urban systems.

Cette thèse déchiffre les défis rencontrés par les petits producteurs dans l'approvisionnement alimentaire urbain dans les Andes du Nord en Équateur, avec une étude de la structure et du fonctionnement du système d'approvisionnement urbain en produits laitiers à l'échelle nationale. Les stratégies de production et de commercialisation des petits producteurs sont observées au niveau local à travers deux exemples: Machachi et Nono. Le système d'approvisionnement est analysé comme un réseau spatial où les zones de production, les points de vente et de consommation sont interconnectés, ceci générant des dynamiques dialectiques de transformation mutuelle il travers les interactions des différents acteurs. Historiquement, le système s'est structuré en fonction des besoins et des caractéristiques des producteurs de moyenne et grande taille. Cependant, au cours des dernières décennies, les petits producteurs sont devenus des acteurs essentiels grâce à des stratégies entre les villes et la campagne. L'incorporation des petits producteurs dans cette dynamique montre leur grande capacité d'adaptation face aux opportunités générées par un marché en pleine croissance. Malgré tout, leur interaction avec les autres acteurs dénote une inégalité dans les relations de pouvoir qui reste encore peu modifiée. D'autres modalités d'intégration des petits producteurs restent à construire. / This thesis focuses on the small producers challenges in the food supply to cities in the Northern Andes in Ecuador. It analyses the structure and functioning of the complex of dairy product supply to cities at national level. Production and commercialisation strategies adopted by small producers' are studied at local level with two examples: Machachi and Nono. The supply complex is analysed as a spatial network where the areas of production and points of sale and consumption arc interconnected generating dialectical dynamics of mutual transformation through the interaction of all the different stakeholders. Historically the complex has been structured according to the needs and characteristics of the medium and large-sized producers. In the last decades though, small producers have been using different strategies between the countryside and cities und have become key stakeholders. The incorporation of small producers in this dynamic shows their great ability to adapt to opportunities created by a growing market. However, their interactions with the other stakeholders show inequality in the power relations, which has only marginally been addressed. Different modes of integration for small producers are yet to be created. / Esta tesis se interesa por los desafíos de los pequeños productores en el abastecimiento alimentario urbano a través del caso de los Andes norte en Ecuador. Se estudia la estructura y el funcionamiento del complejo de aprovisionamiento urbano de productos lácteos en una escala nacional. Las estrategias productivas y de comercialización de los pequeños productores son observados en una escala local a través de dos ejemplos: Machachi y Nono. El complejo de abastecimiento es analizado como una red espacial, donde las áreas de producción, los puntos de comercialización y de consumo están interelacionados generando dinámicas dialécticas de transformación mutua a través de las interacciones de los diversos actores.Históricamente el complejo ha sido estructurado acorde a las necesidades y características de los productores medianos y grandes. En las últimas décadas, los pequeños productores empleando diversas estrategias productivas y comerciales entre campos y ciudades se han convertido en actores fundamentales.La inclusión de los pequeños productores en esta dinámica muestra su gran capacidad de adaptación frente a las oportunidades generadas por un mercado en crecimiento. A pesar de esto, sus interacciones con a otros actores muestran las inequidades en las relaciones de poder que no han podido ser sino débilmente modificadas. Diferentes modalidades de integración de los pequeños productores lácteos quedan por construirse.

La problématique de ce doctorat est : comment la structure des réseaux constitue une nouvelle matrice pour la production d’oeuvres artistiques. Pour répondre à cette question, nous commencerons en étudiant l’évolution de la notion de « réseau » de l’antiquité jusqu’à aujourd’hui ; les théories des réseaux concernant leur structure et/ou leur dynamique. Ensuite nous présenterons les applications –de la notion ou des théories de réseaux– tant dans les sciences que dans l’art. Nous listerons et nous analyserons huit types de réseaux et puis nous mentionnerons des oeuvres artistiques qui ont été inspirées par ces types de réseaux et/ou qui utilisent certains (types de) réseaux comme matrice pour leur création. Nous proposerons le projet Lignes Imaginaires, un modèle 3D qui se fonde sur la conception d’un métro de lignes imaginaires, voire de lignes dynamiques et/ou paradoxales qui sont en mouvement, apparaissent/disparaissent, créent de l’infrastructure supplémentaire. L’analyse du métro Lignes Imaginaires dévoile l'importance de la géographie et de la spatialité des réseaux, tandis que leur représentation graphique topologique reste insuffisante pour la représentation précise et pour la compréhension de leur structure (paradoxale). En outre, l’innovation du métro Lignes Imaginaires est que son infrastructure est dynamique et auto-organisée, contrairement aux métros traditionnels où les lignes et leurs itinéraires sont fixes. L’objectif du projet artistique Lignes Imaginaires est de visualiser un concept en créant un métro hors du commun qui pourrait aussi proposer des formes alternatives des réseaux de transports dans le contexte urbain. / This thesis examines and shows ways in which the structure of networks can provide a new matrix for the production of artworks. In order to answer this question we start by studying: the evolution of the term ‘network’ from the ancient times up to nowadays; the theories that refer to network structure or network dynamics. Then we present the applications of these theories into both art and science. We list and analyze eight different types of networks and then we feature artworks which have been inspired by these network types or have used the network structure of a certain type as a matrix for art making. We propose the Imaginary Lines project, a three-dimensional network model which is based on the concept of a metro composed of imaginary lines. More precisely Imaginary Lines metro network encompasses seven paradoxical lines which move, (dis)appear and produce supplementary infrastructure. The Imaginary Lines metro unveils the importance of geography and spatiality, in contrast with topological network graphic representations, which remain insufficient, in terms of utmost accuracy in representation and comprehension of network structure. Additionally, the Imaginary Lines network innovation lays in its infrastructure dynamics as well as in its self-organisation. The objective of the Imaginary Lines artistic project is to visualise a concept by creating an unusual metro, which goes beyond traditional fixed-route transport networks and can support alternative forms of urban transport development.